CN108505955B - 一种护孔卸压内排渣钻杆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种护孔卸压内排渣钻杆，包括空心的杆体、同轴设置在杆体内部的注流管、连接杆体与注流管的支撑件，杆体内壁与注流管外壁之间为排渣通道，注流管内部为进风、进水通道，以与钻杆体钻孔时的旋转方向相反的方向为反向，所述杆体外圆柱面上设有以圆柱螺旋状沿反向上升的螺旋凹槽，螺旋凹槽内设置有多个连通杆体内部空腔的卸压孔。在松软煤层和突出煤层钻进时，具有护孔能力强、排渣通道不易堵塞、成孔效果好、排渣降温能力强、自动疏通塌孔区域的优势。
Description
技术领域
本发明属于煤矿瓦斯抽采钻孔技术领域，尤其涉及一种适用于松软煤层、突出煤层瓦斯抽采钻孔钻进的螺旋凹槽护孔卸压内排渣钻杆。
背景技术
松软煤层和突出煤层钻进存在钻进排渣难、钻进效率低、钻孔深度浅、成孔率低、成孔效果差等问题，直接影响钻孔封孔质量和瓦斯抽采效率。
目前，国内在松软突出煤层钻进方面，普遍采用的钻杆有螺旋（低螺旋）钻杆和三棱钻杆。由于螺旋刻槽钻杆直径远小于钻孔直径，钻杆不具备护孔能力，导致孔壁煤体易出现失稳变形甚至塌孔现象；三棱钻杆钻进时，三棱刻槽钻杆的旋转直径与钻孔直径接近，但彼此接触面积小，护孔能力弱，三棱钻杆使用水力排渣方式时，排渣效果并不理想。而且，上述两种钻杆的排渣通道均位于钻杆外壁与孔壁之间，孔径收缩或塌孔对排渣通道截面的影响大，钻进过程中容易出现卡钻现象。
已公开的中国专利发明“用于软煤岩钻进双通道多孔紊流卸压钻具”，专利公开号为：CN203584298U，采用双通道多孔紊流卸压钻杆，在护孔和保护排渣通道方面有很好的效果，但钻杆不具备切割孔壁凸出煤体的能力，易出现卡钻、抱钻现象；卸压孔数量过多，钻杆强度低，易出现断钻现象。
发明内容
针对上述问题，本发明围绕钻杆具备护孔能力、卸压防堵塞两个层面，根据大直径钻杆护孔、螺旋凹槽切割孔壁凸出的煤体降低钻进阻力和多孔进渣卸压的原理，提供一种成孔效果好、钻进效率高、钻进深度深的螺旋凹槽护孔卸压内排渣钻杆。
为达到上述目的，采用以下技术方案。
一种护孔卸压内排渣钻杆，包括空心的杆体、同轴设置在杆体内部的注流管、连接杆体与注流管的支撑件，杆体内壁与注流管外壁之间为排渣通道，注流管内部为进风、进水通道，以与钻杆体钻孔时的旋转方向相反的方向为反向，所述杆体外圆柱面上设有至少一条以圆柱螺旋状沿反向上升的螺旋凹槽，螺旋凹槽内设置有多个连通杆体内部空腔的卸压孔。卸压孔使钻杆的外部和排渣通道联通。
为提高与钻头相连的第一根钻杆的排渣能力，在第一根钻杆的螺旋凹槽内尽可能多的设置卸压孔，为提高钻杆的使用寿命和切屑效果，可在钻杆外表进行抗磨处理。
所述杆体一端部的外圆柱面上设有外螺纹，另一端部的内圆柱面上设有内螺纹，所述外螺纹可与内螺纹相互配合。
所述杆体、注流管、支撑件成套设置有多个，相邻的杆体之间通过通过内螺纹和外螺纹配合进行丝扣连接，相邻的注流管之间通过插件连接。
所述螺旋凹槽的横截面形状是圆弧形、矩形、梯形，并在螺旋凹槽与杆体外圆柱面过度处设置倒角。
所述卸压孔的形状是圆形孔、条形孔。
所述螺旋凹槽的槽壁与卸压孔的外圆相切。
所述支撑件包括固定环和支腿，所述固定环套在注流管外侧并与其固定连接，所述支腿一端与固定环固定连接，另一端沿固定环径向向外延伸至杆体并与杆体固定连接。
在松软煤层钻进时，孔壁煤体易出现松散垮落现象，导致钻孔成孔效果差、钻进效率低。采用上述结构，排渣流体通过进风、进水通道进入钻孔底部，携带煤渣通过杆体内壁与注流管外壁形成的排渣通道排出钻孔。根据大直径钻杆护孔和多孔进渣卸压的原理，钻杆高速旋转时，钻孔外壁与孔壁的接触面大，对孔壁提供提供一定的支撑力，孔壁松散的煤体不易垮落，钻杆起到护孔的作用，同时排渣通道位于钻杆内部，受钻杆外壁保护，避免钻进过程中发生堵塞。其次，螺旋凹槽能切割松散凸出的煤体，降低钻进阻力。另外，钻孔塌孔时，钻杆周围的煤渣通过卸压孔进入排渣通道，释放煤渣对钻杆的作用力，同时螺旋凹槽具有扒孔的能力，使周边煤渣处于松散运动的状态，煤渣经卸压孔进入排渣通道，进而疏通塌孔区。
本发明的有益效果在于：①螺旋凹槽具有切削孔壁凸出煤体降低钻进阻力的作用，解决了双通道多紊流卸压钻杆不具备切削孔壁凸出煤体导致钻杆钻进阻力大易卡钻的问题；②卸压孔呈等距布置，可以降低卸压孔对钻杆强度的影响。经现场试验测试：本发明螺旋凹槽护孔卸压内排渣钻杆的具备优秀的切削孔壁凸出煤渣的能力，旋转阻力大幅度下降，相对比双通道多紊流卸压钻杆的强度提高30%以上，同时具有与煤壁大面积接触护孔、排渣通道内置防堵塞、卸压孔进渣卸压防卡钻的优势。
在松软煤层和突出煤层钻进时，具有护孔能力强、排渣通道不易堵塞、成孔效果好、排渣降温能力强、自动疏通塌孔区域的优势。
附图说明
图1是实施例的主视图；
图2是图1的纵向剖面图；
图3是图1的左视图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1、图2所示，一种护孔卸压内排渣钻杆，包括空心的杆体7、同轴设置在杆体7内部的注流管3、连接杆体7与注流管3的支撑件4，杆体7内壁与注流管3外壁之间为排渣通道6，注流管3内部为进风、进水通道5，以与钻杆体钻孔时的旋转方向相反的方向为反向，所述杆体7外圆柱面上设有一条沿反向上升的螺旋凹槽1，螺旋凹槽1内设置有多个连通排渣通道6的卸压孔2。
为提高与钻头相连的第一根钻杆的排渣能力，在第一根钻杆的螺旋凹槽1内尽可能多的设置卸压孔2，为提高钻杆的使用寿命和切屑效果，可在钻杆外表进行抗磨处理。
所述杆体7一端部的外圆柱面上设有外螺纹8，另一端部的内圆柱面上设有内螺纹9，所述外螺纹8可与内螺纹9相互配合。
所述杆体7、注流管3、支撑件4成套设置有多个，相邻的杆体7之间通过通过内螺纹9和外螺纹8配合进行丝扣连接，相邻的注流管3之间通过插件10连接。
所述螺旋凹槽1的横截面形状是圆弧形、矩形、梯形，并在螺旋凹槽1与杆体7外圆柱面过度处设置倒角。
所述卸压孔2的形状是圆形孔、条形孔。
所述螺旋凹槽1的槽壁与卸压孔2的外圆相切。
如图3所示，所述支撑件4包括固定环41和支腿42，所述固定环41套在注流管3外侧并与其固定连接，所述支腿42一端与固定环41固定连接，另一端沿固定环41径向向外延伸至杆体7并与杆体7固定连接。
在松软煤层钻进时，孔壁煤体易出现松散垮落现象，导致钻孔成孔效果差、钻进效率低。采用上述结构，排渣流体通过进风、进水通道5进入钻孔底部，携带煤渣通过杆体7内壁与注流管3外壁形成的排渣通道6排出钻孔。根据大直径钻杆护孔和多孔进渣卸压的原理，钻杆高速旋转时，钻孔外壁与孔壁的接触面大，对孔壁提供提供一定的支撑力，孔壁松散的煤体不易垮落，钻杆起到护孔的作用，同时排渣通道6位于钻杆内部，受钻杆外壁保护，避免钻进过程中发生堵塞。其次，螺旋凹槽1能切割松散凸出的煤体，降低钻进阻力。另外，钻孔塌孔时，杆体7周围的煤渣通过卸压孔2进入排渣通道6，释放煤渣对钻杆的作用力，同时螺旋凹槽1具有扒孔的能力，使周边煤渣处于松散运动的状态，煤渣经卸压孔2进入排渣通道6，进而疏通塌孔区。
在松软煤层和突出煤层钻进时，具有护孔能力强、排渣通道6不易堵塞、成孔效果好、排渣降温能力强、自动疏通塌孔区域的优势。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (6)
1.一种护孔卸压内排渣钻杆，其特征在于：包括空心的杆体、同轴设置在杆体内部的注流管、连接杆体与注流管的支撑件，杆体内壁与注流管外壁之间为排渣通道，注流管内部为进风、进水通道，以与钻杆体钻孔时的旋转方向相反的方向为反向，所述杆体外圆柱面上设有以圆柱螺旋状沿反向上升的螺旋凹槽，螺旋凹槽内设置有多个连通杆体内部空腔的卸压孔；所述螺旋凹槽的槽壁与卸压孔的外圆相切。
2.根据权利要求1所述护孔卸压内排渣钻杆，其特征在于：所述杆体一端部的外圆柱面上设有外螺纹，另一端部的内圆柱面上设有内螺纹，所述外螺纹可与内螺纹相互配合。
3.根据权利要求2所述护孔卸压内排渣钻杆，其特征在于：所述杆体、注流管、支撑件成套设置有多个，相邻的杆体之间通过通过内螺纹和外螺纹配合进行丝扣连接，相邻的注流管之间通过插件连接。
4.根据权利要求1所述护孔卸压内排渣钻杆，其特征在于：所述螺旋凹槽的横截面形状是圆弧形、矩形、梯形，并在螺旋凹槽与杆体外圆柱面过度处设置倒角。
5.根据权利要求1所述护孔卸压内排渣钻杆，其特征在于：所述卸压孔的形状是圆形孔、条形孔。
6.根据权利要求1所述护孔卸压内排渣钻杆，其特征在于：所述支撑件包括固定环和支腿，所述固定环套在注流管外侧并与其固定连接，所述支腿一端与固定环固定连接，另一端沿固定环径向向外延伸至杆体并与杆体固定连接。
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