CN106894771A - 一种大螺距异型螺旋钻杆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大螺距异型螺旋钻杆，包括内部设置有介质输送通道的钻杆体,所述钻杆体的两端分别设置有外螺纹和内螺纹，所述钻杆体的截面外轮廓由直线段和圆弧线段组成，所述直线段与所述圆弧线段间隔设置、首尾相互连接且数目相等，所述圆弧线段不少于两条，所述的钻杆体外壁设有螺旋槽，所述螺旋槽中设置有螺旋叶片。本发明的目的，通过在钻杆体外壁螺旋槽中设置螺旋叶片，增大其排渣能力，防止煤屑在钻杆与煤壁间隙间的堵塞而带来瓦斯积聚、钻孔困难、甚至抱钻、掉钻等孔内事故的发生，提高成孔率与钻进效率；通过对钻杆体上的内、外螺纹采用氮化、高频淬火、磷化或镀镍磷处理，避免在使用过程中内、外螺纹粘合在一起，使得钻杆的拆卸更加容易。
Description
技术领域
本发明属于煤矿井下瓦斯抽采钻孔技术领域，涉及一种大螺距异型螺旋钻杆。
背景技术
碎软煤层中的钻进问题一直是困绕国内外矿井本煤层瓦斯抽放钻孔施工的难题，特别是在高地应力、高瓦斯的松软突出矿井，应用传统的普通螺旋钻杆或三棱钻杆已无法满足瓦斯抽放孔的施工要求。目前，在松软突出煤层的开采利用过程中，瓦斯的治理仍然采用钻机钻孔、负压抽吸的方式，钻杆多采用普通螺旋钻杆或三棱钻杆。其中普通螺旋钻杆叶片较高，而碎软煤层煤屑较多，这便造成煤屑对螺旋叶片和钻杆本体的摩擦力较大，因此，在钻进过程中极易造成排渣涌堵的情况，当煤屑对钻杆的摩擦力矩超过钻机的额定扭矩时，便发生卡钻、抱钻甚至掉钻事故；而三棱钻杆的排渣情况要优于普通螺旋钻杆，因为其特殊的钻杆截面形状，给煤屑提供了更多的排出空间，且由于钻杆外表面是棱柱状，棱柱具有阻止煤屑沉淀的作用，但无向孔外输送的动力，煤屑主要靠压风吹出孔外，故其钻进深度受到较大的限制，且存在极大的安全隐患。
针对上述不足，需要研发一种新型的瓦斯抽放钻杆，使其在钻进过程中提供较大排渣空间；同时，使其对煤屑产生向孔外输送的运动和动力，具备较好的携渣能力，防止煤屑在钻杆与煤壁间造成涌堵而带来瓦斯积聚、卡钻及抱钻等现象。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大螺距异型螺旋钻杆，通过在钻杆体外壁螺旋槽中设置螺旋叶片，增大其排渣能力，防止煤屑在钻杆与煤壁间隙间的堵塞而带来瓦斯积聚、钻孔困难、甚至抱钻、掉钻等孔内事故的发生，保证了成孔率与钻进效率；通过对钻杆体上的内、外螺纹采用氮化、高频淬火、磷化或镀镍磷处理，避免在使用过程中内、外螺纹粘合在一起，使得钻杆的拆卸更加容易；通过将螺旋叶片的径向高度设计为小于圆弧线段的径向高度，使得在钻机卡盘卡瓦夹持钻杆的过程直接夹持钻杆的圆弧段，避免将螺旋叶片被夹坏且夹持稳定可靠；通过在异型螺旋钻杆表面铣制螺旋凹槽，可以精确地保证螺旋叶片的螺距，避免了常规螺旋钻杆螺距误差带来的排渣稳定性问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种大螺距异型螺旋钻杆，包括内部设有介质输送通道的钻杆体,所述钻杆体的两端分别设置有用于相互连接的外螺纹和内螺纹，所述钻杆体的截面外轮廓由直线段和圆弧线段组成，所述直线段与所述圆弧线段间隔设置、首尾相互连接且数目相等，所述直线段不少于两条，所述的钻杆体外壁设有螺旋槽，所述螺旋槽的螺距大于等于200mm，所述螺旋槽中设置有螺旋叶片。
进一步，所所述螺旋槽在所述钻杆体截面外轮廓直线段的中间部分间断设置，形成一条不连续的螺旋槽，所述螺旋槽的横截面为圆弧形。
进一步，所述螺旋叶片的横截面为圆形或腰型孔形。
进一步，所述螺旋叶片为连续性叶片且通过焊接方式固定在所述螺旋槽中。
进一步，所述螺旋叶片的径向高度小于所述圆弧线段的径向高度。
进一步，所述外螺纹和内螺纹采用高频淬火、磷化或镀镍磷处理。
进一步，所述钻杆体包括杆体、公接头和母接头通过摩擦焊接的方式固定连接。
进一步，所述外螺纹设置在所述公接头上，所述内螺纹设置在所述母接头上。
进一步，所述外螺纹和内螺纹采用氮化、高频淬火、磷化或镀镍磷处理。
本发明的有益效果在于：
第一、本发明的异形钻杆是通过在厚壁钢管的基础上对称地铣去部分外圆，这样可提供更大的排渣空间，且在异形钻杆的棱柱上铣制了螺距较大的螺旋槽，可以精确地保证螺旋叶片的螺距，增强钻杆的排渣功能，提高钻杆的钻进深度。
第二、本发明中通过在螺旋槽中安装螺旋叶片，提高排渣参数稳定性和排渣效率，且螺旋叶片的径向高度小于圆弧线段的径向高度，使得在钻机卡盘卡瓦夹持钻杆的过程直接夹持钻杆的圆弧段，避免将螺旋叶片被夹坏且夹持稳定可靠；螺旋叶片的横截面采用圆形或腰型孔形，使得螺旋叶片与煤屑间的摩擦阻力较小。
第三、本发明中的钻杆本体可以由公接头和母接头与厚壁钢管摩擦焊接而成；也可由厚壁钢管整体热处理后加工而成。
第四、本发明中的异形钻杆上的外螺纹和内螺纹采用氮化、高频淬火、磷化或镀镍磷处理，避免在使用过程中外螺纹和内螺纹粘合在一起，使得钻杆的拆卸更加容易。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明实施例一的一种大螺距异型螺旋钻杆的结构示意图；
图2为本发明实施例一的左视图；
图3为本发明实施例一的A-A剖视图；
图4为本发明实施例二的一种大螺距异型螺旋钻杆的结构示意图；
图5为本发明实施例二的公接头示意图；
图6为本发明实施例二的母接头示意图；
图7为本发明实施例三的一种大螺距异型螺旋钻杆的钻杆体截面示意图；
图8为本发明实施例四的一种大螺距异型螺旋钻杆的钻杆体截面示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例一：如图1-3所示，一种大螺距异型螺旋钻杆，包括内部设有介质输送通道2的钻杆体1，钻杆体1的两端分别设置有用于相互连接的外螺纹和内螺纹，钻杆体1的截面外轮廓由三条长度相等的直线段3和三段长度相等的圆弧线段4间隔设置、首尾相互连接组成，钻杆体1外壁设有螺旋槽5，螺旋槽5的螺距大于等于200mm，螺旋槽5中设置有螺旋叶片6，螺旋槽5在钻杆体截面外轮廓直线段的中间部分间断设置，形成一条不连续的螺旋槽，螺旋槽5的横截面为圆弧形，螺旋叶片6为连续性螺旋叶片，螺旋叶片6的横截面为圆形或腰型孔形，且通过焊接方式将螺旋叶片6固定在螺旋槽5中，螺旋叶片6的径向高度低于圆弧线段的径向高度，外螺纹和内螺纹采用高频淬火、磷化和镀镍磷处理。实施例中介质输送通道用于输送压风、水等排渣、冷却介质，也可以用于输送瓦斯抽放筛管；在热处理后的厚壁钢管上直接加工螺旋槽和内、外螺纹，内螺纹和外螺纹牙型为三角或梯形，并在厚壁钢管的外壁上加工三个切除面，且切除面为平面，且均匀分布在钻杆体的轴向截面上，三个切除面与钻杆体的轴截面的相交线构成三条长度相等的直线段；将螺旋叶片焊接在螺旋槽中；对外螺纹和内螺纹采用高频淬火、磷化和镀镍磷处理；通过在螺旋槽中安装螺旋叶片，提高排渣参数稳定性和排渣效率，且叶片径向高度小，同时便于钻机卡盘卡瓦和夹持器卡瓦直接夹持钻杆外圆而不致引起叶片变形，使用更为方便；螺旋叶片的横截面采用圆形或腰型孔形，使得螺旋叶片与煤屑间的摩擦阻力较小；通过对外螺纹和内螺纹采用高频淬火、磷化或镀镍磷处理，避免在使用过程中外螺纹和内螺纹粘合在一起，使得钻杆的拆卸更加容易。
实施例二：如图4-6所示，与实施例一的不同之处在于钻杆体1包括杆体11、公接头12和母接头13通过摩擦焊接的方式固定连接，外螺纹设置在公接头12上，内螺纹设置在母接头13上。实施例中先将公接头上的外螺纹和母接头上的内螺纹加工后，并对外螺纹和内螺纹采用氮化、高频淬火、磷化或镀镍磷处理；然后将公接头和母接头通过摩擦焊接的方式与钻杆体固定连接；然后加工螺旋槽和三个切除面，最后通过焊接方式将螺旋叶片固定在螺旋槽的底部。通过对外螺纹和内螺纹采用氮化、高频淬火、磷化或镀镍磷处理，避免在使用过程中外螺纹和内螺纹粘合在一起，使得钻杆的拆卸更加容易。
实施例三：如图7所示，与实施例一不同之处在于钻杆体1的截面轮廓形状，本实施例的截面轮廓为间隔设置的四条长度相等的直线段3与四段长度相等的圆弧线段4首尾连接组成。
实施例四：如图8所示，与实施例一不同之处在于钻杆体1的截面轮廓形状，本实施例的截面轮廓为间隔设置的五条长度相等的直线段3与五段长度相等的圆弧线段4首尾连接组成。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (9)
1.一种大螺距异型螺旋钻杆，其特征在于：包括内部设有介质输送通道的钻杆体,所述钻杆体的两端分别设置有用于相互连接的外螺纹和内螺纹，所述钻杆体的截面外轮廓由直线段和圆弧线段组成，所述直线段与所述圆弧线段间隔设置、首尾相互连接且数目相等，所述直线段不少于两条，所述的钻杆体外壁设有螺旋槽，所述螺旋槽的螺距大于等于200mm，所述螺旋槽中设置有螺旋叶片。
2.根据权利要求1所述的一种大螺距异型螺旋钻杆，其特征在于：所述螺旋槽在所述钻杆体截面外轮廓直线段的中间部分间断设置，形成一条不连续的螺旋槽，所述螺旋槽的横截面为圆弧形。
3.根据权利要求1所述的一种大螺距异型螺旋钻杆，其特征在于：所述螺旋叶片的横截面为圆形或腰型孔形。
4.根据权利要求1所述的一种大螺距异型螺旋钻杆，其特征在于：所述螺旋叶片为连续性叶片且通过焊接方式固定在所述螺旋槽中。
5.根据权利要求1所述的一种大螺距异型螺旋钻杆，其特征在于：所述螺旋叶片的径向高度小于所述圆弧线段的径向高度。
6.根据权利要求1所述的一种大螺距异型螺旋钻杆，其特征在于：所述外螺纹和内螺纹采用高频淬火、磷化或镀镍磷处理。
7.根据权利要求1所述的一种大螺距异型螺旋钻杆，其特征在于：所述钻杆体包括杆体、公接头和母接头通过摩擦焊接的方式固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种大螺距异型螺旋钻杆，其特征在于：所述外螺纹设置在所述公接头上，所述内螺纹设置在所述母接头上。
9.根据权利要求8所述的一种大螺距异型螺旋钻杆，其特征在于：所述外螺纹和内螺纹采用氮化、高频淬火、磷化或镀镍磷处理。
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