CN108278111A - 一种用于软煤层钻孔多级排粉钻具及排粉方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于软煤层钻孔多级排粉钻具，包括钻杆和连接于钻杆端部的钻头，所述钻杆沿长度方向等间距设有若干搅拌件，所述搅拌件包括沿钻杆外侧壁设置的多个搅拌叶片。本发明用于软煤层钻孔，可以有效解决钻孔塌陷的问题，相较于现有技术中的手段，可以对钻孔进行全截面清理。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种用于软煤层钻孔多级排粉钻具及排粉方法，属于地质钻探技术领域。
背景技术
在软煤层钻孔中，由于煤层松散，易产生塌陷，常规钻杆钻入松软煤层中时，由于钻杆本身不具备排粉功能，即使向钻杆中心孔内连续送风，也不能形成有效的排渣；而工作时排粉困难，钻杆旋转与煤层发生摩擦，使得温度逐渐升高，给处于瓦斯环境中工作的矿工的安全带来隐患。现有技术中有采用具有搅拌效果的三棱钻杆或螺旋钻杆，以使钻杆在钻孔过程中具备排粉功能。在钻孔过程中，为了保证钻孔顺利，降低钻杆与孔壁之间的阻力，钻杆的旋转直径应明显小于钻头的钻孔直径，否则容易出现卡阻，在采用钻杆三棱钻杆或螺旋钻杆时，该问题尤其突出。受此限制，上述结构的钻杆排粉效果仍然较差，不能钻孔进行全断面清理。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种用于软煤层钻孔多级排粉钻具，具体方案为：
一种用于软煤层钻孔多级排粉钻具，包括钻杆和连接于钻杆端部的钻头，所述钻杆沿长度方向等间距设有若干搅拌件，所述搅拌件包括连接于钻杆外侧壁的多个搅拌叶片。
进一步的，相邻搅拌件之间的间距为1~5m。
进一步的，所述搅拌件的长度不大于20cm。
进一步的，所述钻杆是由多个杆节连接而成，所述搅拌件位于各个杆节之间的连接处。
进一步的，所述搅拌件还包括套筒，套筒套设于钻杆外部或者连接于相邻杆节之间，所述搅拌叶片与套筒外侧壁固定连接。
进一步的，所述钻杆的截面形状为三角形。该结构可以保留三棱形钻杆的排粉效果。
进一步的，所述钻杆的截面形状为凸弧边三角形。
进一步的，所述钻头为双向钻头。
基于上述多级排粉钻具，本发明提供了一种用于软煤层钻孔的多级排粉方法，具体包括以下步骤：
1）排粉时，钻杆保持转动，进行一次进钻或退钻，一次进钻或退钻的距离不小于钻杆上相邻搅拌件间距的一半；
2）步骤1）完成后，再进行二次进钻或退钻，二次进钻或退钻的方向与一次进钻或退钻的方向相反，且二次进钻或退钻的距离不小于一次进钻或退钻距离的两倍。
进一步的，一次进钻或退钻和二次进钻或退钻的距离均为相邻搅拌件间距的一半。
本发明的有益点在于：本发明用于软煤层钻孔，可以有效解决钻孔塌陷的问题，相较于现有技术中的手段，可以对钻孔进行全截面清理。本方案由于采用间距式分布的搅拌件，搅拌件的整体长度较小，不会对钻杆的旋转阻力产生明显影响，因而钻孔过程中不会导致卡阻问题，不会影响正常的钻孔工作。而且本发明的钻具结构简单，成本低廉；在进行排粉操作时，只需进行方向相反的两次进钻或退钻操作，步骤简单，进钻或退钻距离仅为搅拌件间距的一半，排粉效率高，易于实现。
附图说明
图1为本发明中多级排粉钻具的结构示意图；
图2为图1中A-A截面示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1和2所示，一种用于软煤层钻孔多级排粉钻具，包括钻杆和连接于钻杆端部的钻头2，所述钻杆沿长度方向等间距设有若干搅拌件，所述搅拌件包括连接于钻杆外侧壁的多个搅拌叶片302。搅拌叶片302的旋转直径以接近但不超出钻头的钻孔直径为最佳，可以获得对钻孔进行较彻底的清理效果。搅拌叶片可采用垂直叶片或螺旋叶片，本实施例中是采用三片与钻杆截面垂直的叶片。
根据实际工作中的使用效果，确定相邻搅拌件之间的间距为1~5m。搅拌件的长度不大于20cm。该选择范围可以获得较好的排粉效果，同时不增加钻杆旋转阻力，且排粉操作较容易实现。
所述钻杆是由多个杆节1连接而成，所述搅拌件位于各个杆节之间的连接处。杆节1的长度根据搅拌件之间的间距确定，搅拌件设于杆节1之间，有利于钻杆的组装，杆节之间的连接方式可采用常规的螺纹连接。所述搅拌件还包括套筒301，套筒301套设于钻杆外部或者连接于相邻杆节之间，所述搅拌叶片与套筒外侧壁固定连接。
本实施例中，杆节1的长度优选为2m，套筒301的两端分别与相邻的杆节1通过螺纹连接，搅拌件的整体长度优选为10cm。为增强搅拌叶片302与套筒301之间的连接强度，在搅拌叶片302的根部设有加强筋303。
本实施例中钻杆的截面形状为三角形。该结构可以保留三棱形钻杆的排粉效果。具体的截面形状为凸弧边三角形。
另外，本实施例中的钻头2采用双向钻头，在钻头的前端面和后端面均设有钻齿201。采用双向钻头可保证钻头后部出现堵塞后能顺利退钻。
实施例2
基于实施例1所述的多级排粉钻具，本发明提供了一种用于软煤层钻孔的多级排粉方法，具体包括以下步骤：
1）排粉时，钻杆保持转动，进行一次进钻或退钻，一次进钻或退钻的距离不小于钻杆上相邻搅拌件间距的一半；
2）步骤1）完成后，再进行二次进钻或退钻，二次进钻或退钻的方向与一次进钻或退钻的方向相反，且二次进钻或退钻的距离不小于一次进钻或退钻距离的两倍。
作为优选方案，一次进钻或退钻和二次进钻或退钻的距离均为相邻搅拌件间距的一半。该操作可以实现全孔段的排粉清理，且进钻或退钻的距离可以减少至相邻搅拌件之间间距的一半，可以降低操作难度。
Claims (10)
1.一种用于软煤层钻孔多级排粉钻具，包括钻杆和连接于钻杆端部的钻头，其特征在于：所述钻杆沿长度方向等间距设有若干搅拌件，所述搅拌件包括沿钻杆外侧壁设置的多个搅拌叶片。
2.根据权利要求1所述的用于软煤层钻孔多级排粉钻具，其特征在于：相邻搅拌件之间的间距为1~5m。
3.根据权利要求1或2所述的用于软煤层钻孔多级排粉钻具，其特征在于：所述搅拌件的长度不大于20cm。
4.根据权利要求3所述的用于软煤层钻孔多级排粉钻具，其特征在于：所述钻杆是由多个杆节连接而成，所述搅拌件位于各个杆节之间的连接处。
5.根据权利要求3所述的用于软煤层钻孔多级排粉钻具，其特征在于：所述搅拌件还包括套筒，套筒套设于钻杆外部或者连接于相邻杆节之间，所述搅拌叶片与套筒外侧壁固定连接。
6.根据权利要求5所述的用于软煤层钻孔多级排粉钻具，其特征在于：所述钻杆的截面形状为三角形。
7.根据权利要求6所述的用于软煤层钻孔多级排粉钻具，其特征在于：所述钻杆的截面形状为凸弧边三角形。
8.根据权利要求5所述的用于软煤层钻孔多级排粉钻具，其特征在于：所述钻头为双向钻头。
9.一种用于软煤层钻孔多级排粉方法，其特征在于，是使用如权利要求1~8任一项所述的用于软煤层钻孔多级排粉钻具，并包括以下步骤：
1）排粉时，钻杆保持转动，进行一次进钻或退钻，一次进钻或退钻的距离不小于钻杆上相邻搅拌件间距的一半；
2）步骤1）完成后，再进行二次进钻或退钻，二次进钻或退钻的方向与一次进钻或退钻的方向相反，且二次进钻或退钻的距离不小于一次进钻或退钻距离的两倍。
10.根据权利要求9所述的用于软煤层钻孔多级排粉方法，其特征在于：一次进钻或退钻和二次进钻或退钻的距离均为相邻搅拌件间距的一半。
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