CN106437557B - 一种低阻力高热容麻花钻杆及使用方法 - Google Patents

一种低阻力高热容麻花钻杆及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低阻力高热容麻花钻杆及使用方法,包括钢管和螺旋钢带,所述钢管的空心内部封堵形成储水空间,所述螺旋钢带与钢管相背离的一侧设置有减摩涂层。使用时,先将堵头打开,按计算结果注入水量,拧上堵头;通过母接头将钻头插入在钻杆上,通过六方插头将电钻与公接头相连,向煤层中干法钻进;每当打完一根钻杆后,接入一根新的钻杆,直至预定的深度。本发明不仅能够降低钻杆与煤层的摩擦阻力,同时大量吸收钻进过程中摩擦产生的热量,保持干法钻进过程稳定运行,使得麻花钻杆的排屑通道畅通,使其能够打入最大深度的钻孔,为连续流量法探测区段煤层的防突效果提供条件。

Description

一种低阻力高热容麻花钻杆及使用方法
技术领域
本发明涉及一种在煤层中干法钻进的低阻力高热容麻花钻杆及其装置,属于钻杆技术领域。
背景技术
众所周知,目前井下普遍用于煤层钻进的钻杆有光钻杆和麻花钻杆(包括螺旋钻杆),用于探煤、探水、瓦斯排放及突出预测等等。采用的排屑方法有螺旋机械排屑(也就是干法钻进),压风和压力水排屑,以及螺旋与压风(或压力水)配合排屑。目前,采用压风和压力水排屑已经能够打100~200以上的钻孔。但是单独采用麻花钻杆干法钻进,打入煤层的深度还比较浅,一般为10~20米,主要用于采煤工作面浅孔爆破及注水。而如果采用连续流量法检测区段煤层的防突效果时,工作面的倾斜长度长达100多米,即使从工作面的上下顺槽对打,也要求麻花钻杆打60~80米的钻孔,目前的干法钻进一般很难达到这一长度。存在的主要问题是,干法钻进时煤层对钻杆的摩擦阻力较大,特别是松软煤层钻进时,钻孔周围的煤体间歇式破坏,抱住钻杆,产生大量的摩擦热,引起钻杆温度上升,引发瓦斯事故;有时甚至直接卡住钻杆,导致钻杆无法转动,造成钻进过程中断。这时采用附加的压风或压力水共同排屑固然可以解决这些问题,但会增加设备和现场的工艺复杂性。在煤层的防突效果检测时,增加这些压风或压力水还会破坏测试条件。因此寻求一种降低摩擦阻力,防止钻杆被卡住的干法钻进方法是有必要的。
发明内容
发明目的:针对现有麻花钻杆易卡钻、钻进阻力大且易发热的问题,本发明提供一种低阻力高热容麻花钻杆及使用方法,本发明不仅能够减小干法钻进过程中麻花钻杆的卡钻几率,降低干法钻进过程中钻杆与煤层的摩擦阻力,同时大量吸收钻进过程中摩擦产生的热量,防止钻杆温度过度升高,保持干法钻进过程稳定运行,保持麻花钻杆的排屑通道畅通,使其能够打入最大深度的钻孔,为连续流量法探测区段煤层的防突效果提供条件。
技术方案:为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种低阻力高热容麻花钻杆,包括钢管(1)和螺旋钢带(2),所述钢管(1)的空心内部封堵形成储水空间(8),所述螺旋钢带(2)设置于钢管(1)的外表面上,而钢管(1)的一端设置有公接头(4),另一端设置有母接头(6);所述螺旋钢带(2)与钢管(1)相背离的一侧设置有减摩涂层(3)。
进一步地:所述公接头(4)上设置有卡豆(5),而所述母接头(6)上设置有与卡豆(5)相匹配的卡孔(7)。
优选的:所述钢管(1)的空心内部一端通过公接头(4)封堵,而另一端通过堵头(9)封堵进而形成储水空间(8)。
优选的:所述堵头(9)通过母接头(6)端拧入钢管(1)。
优选的:所述螺旋钢带(2)的升角小于30°,且所述螺旋钢带(2)的宽度与高度之比在2.1以上,同时所述螺旋钢带(2)为扁平形状。
一种低阻力高热容麻花钻杆的使用方法,包括以下步骤:
步骤1,将堵头(9)打开,往储水空间(8)注入用于吸热的水,然后拧上堵头(9);
步骤2,通过母接头(6)将钻头插入在钻杆上,通过六方插头将电钻与公接头(4)相连,向煤层中干法钻进;
步骤3,每当打完一根钻杆后,停下电钻;拔下电钻与钻杆之间的六方插头,使得电钻与钻杆脱离,接入一根新的钻杆;
步骤4,启动电钻继续向煤层前方打钻,直至预定的深度。
优选的:所述步骤1中往储水空间(8)注入用于吸热的水的注水量通过以下方法计算得到:依据钢管(1)的强度和安全温度,计算出储水空间(8)最大吸热时的注水量,该最大吸热时的注水量即为往储水空间(8)注入的水量。
有益效果:本发明提供的一种低阻力高热容麻花钻杆及使用方法,相比现有技术,具有以下有益效果:
由于钢管(1)的空心内部封堵形成储水空间(8),所述螺旋钢带(2)设置于钢管(1)的外表面上,所述螺旋钢带(2)与钢管(1)相背离的一侧设置有减摩涂层(3),因此在向煤层中打钻时,很少遇到卡钻,即使在松软的突出煤层中,钻头进入到集中应力带内,排出的煤屑很多,钻头很难前进时,钻杆也能够始终保持旋转,不被抱住和卡住,等钻屑排出一定量后,钻头能够继续往前钻进。在钻进过程中,由于钻杆与煤层的摩擦阻力较小,摩擦生热较低,很少遇到过去那种钻杆因摩擦生热变红的情况,确保了干法钻进的安全并大大增加了这种干法钻进的深度。
附图说明
图1为本发明的装置系统图。
图中,1、钢管;2、螺旋带;3、减摩涂层;4、公接头;5、卡豆;6、母接头;7、卡孔;8、储水空间;9、堵头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,进一步阐明本发明,应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种低阻力高热容麻花钻杆,如图1所示,包括钢管1和螺旋钢带2,所述钢管1的空心内部封堵形成储水空间8,所述螺旋钢带2设置于钢管1的外表面上,而钢管1的一端设置有公接头4,另一端设置有母接头6;所述螺旋钢带2与钢管1相背离的一侧设置有减摩涂层3,当采用干法钻进的过程中,能够降低钻杆与煤层的摩擦阻力,既能减少摩擦产生的热量,也能避免钻杆被卡住,确保钻杆能够钻进更深的距离。
所述公接头4上设置有卡豆5,而所述母接头6上设置有与卡豆5相匹配的卡孔7。
所述钢管1的空心内部一端通过公接头4封堵,而另一端通过堵头9封堵进而形成储水空间8。
所述堵头9通过母接头6端拧入钢管1,与钢管1构成一个密闭空间,用于储存水。钻杆的公接头与母接头尺寸相配,使得各个钻杆之间可以相互连接。
本发明在钢管1上焊上一条扁平的螺旋钢带2,螺旋钢带的升角小于30°,螺旋钢带2的宽度与高度之比达到2.1以上,并在螺旋钢带2外壁涂敷减摩涂层3,在钢管1内部用堵头9隔离,形成一个密闭空间,注入适量的水,形成储水空间8。当用这种钻杆干法钻进煤层的过程中,特别是松软的突出煤层时,可以减小钻杆的卡钻几率,同时可以减小钻杆与煤层的摩擦阻力,减少摩擦发热,并且利用钻杆内的水汽化吸热,避免钻杆上升到危险的温度,确保钻杆稳定运转,排出煤屑,顺利进入深部煤体。
一种低阻力高热容麻花钻杆的使用方法,包括以下步骤:
步骤1,将堵头9打开,依据钢管1的强度所确定的气体压力和安全温度,在定容条件下试算出储水空间达到该压力或温度所能吸收热量为最大的注水量,确保钻杆能够在钻杆强度和安全温度以内吸收最大的热量。准确注入这一注水量后,拧上堵头9。
步骤2,通过母接头6将钻头插入在钻杆上,通过六方插头将电钻与公接头4相连,向煤层中干法钻进。
步骤3,每当打完一根钻杆后,停下电钻;拔下电钻与钻杆之间的六方插头,使得电钻与钻杆脱离,接入一根新的钻杆。
步骤4,启动电钻继续向煤层前方打钻,直至预定的深度。
本发明在每一节低阻力高热容麻花钻杆中,外部都焊接了较宽的螺旋钢带2,螺旋钢带2外部涂敷了一层较薄的减摩涂层3,当深处煤体在地应力作用下挤入钻孔,抱住钻杆时,其接触的螺旋带减摩涂层3都将减小这种摩擦阻力,而挤入钻杆螺旋槽内的煤体将被切割破碎,推出孔外。因此,采用了这种螺旋带及减魔涂层的钻杆后,同样的钻机可以采用干法钻进打出更深的钻孔。
在整个钻进过程中,无论哪个位置的煤体抱住钻杆,产生持续的摩擦,则生成的摩擦热将导入该钻杆内,致使钻杆内的水升温汽化,保持钻杆处于安全的较低温度范围内。
本发明针对现有麻花钻杆易卡钻、钻进阻力大且易发热的问题,在增加螺旋带宽度的同时降低其高度,同时将减摩涂层与水的汽化储热技术结合,在煤层干法钻进过程中通过减少麻花钻杆卡钻的几率,减少摩擦阻力,降低发热量,同时通过水的汽化吸热,防止钻杆温度上升到危险温度,避免了干法钻进过程中由于钻杆与煤层摩擦发热,影响钻进深度,甚至点燃瓦斯的情况,构成一种长距离干法钻进的方法及装置,为煤层的区段防突效果检测中采用连续流量法提供了必要的条件。本装置结构轻便,使用简单。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种低阻力高热容麻花钻杆的使用方法,所述低阻力高热容麻花钻杆包括钢管(1)和螺旋钢带(2),所述钢管(1)的空心内部封堵形成储水空间(8),所述螺旋钢带(2)设置于钢管(1)的外表面上,而钢管(1)的一端设置有公接头(4),另一端设置有母接头(6);所述螺旋钢带(2)与钢管(1)相背离的一侧设置有减摩涂层(3),其特征在于:所述钢管(1)的空心内部一端通过公接头(4)封堵,而另一端通过堵头(9)封堵进而形成储水空间(8),包括以下步骤:
步骤1,将堵头(9)打开,往储水空间(8)注入用于吸热的水,然后拧上堵头(9);
步骤2,通过母接头(6)将钻头插入在钻杆上,通过六方插头将电钻与公接头(4)相连,向煤层中干法钻进;
步骤3,每当打完一根钻杆后,停下电钻;拔下电钻与钻杆之间的六方插头,使得电钻与钻杆脱离,接入一根新的钻杆;
步骤4,启动电钻继续向煤层前方打钻,直至预定的深度。
2.根据权利要求1所述的低阻力高热容麻花钻杆的使用方法,其特征在于:所述公接头(4)上设置有卡豆(5),而所述母接头(6)上设置有与卡豆(5)相匹配的卡孔(7)。
3.根据权利要求1所述的低阻力高热容麻花钻杆的使用方法,其特征在于:所述堵头(9)通过母接头(6)端拧入钢管(1)。
4.根据权利要求1所述的低阻力高热容麻花钻杆的使用方法,其特征在于:所述螺旋钢带(2)的升角小于30°,且所述螺旋钢带(2)的宽度与高度之比在2.1以上,同时所述螺旋钢带(2)为扁平形状。
5.根据权利要求1所述的低阻力高热容麻花钻杆的使用方法,其特征在于:所述步骤1中往储水空间(8)注入用于吸热的水的注水量通过以下方法计算得到:依据钢管(1)的强度和安全温度,计算出储水空间(8)最大吸热时的注水量,该最大吸热时的注水量即为往储水空间(8)注入的水量。
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