CN108798540B - 螺旋凸筋削孔卸压内排渣钻杆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开螺旋凸筋削孔卸压内排渣钻杆，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，杆体外圆柱面上设有以圆柱螺旋状沿反向上升的螺旋凸筋，在杆体外圆柱面上沿螺旋凸筋一侧设置有多个卸压孔。若钻孔出现塌孔，煤渣可以经卸压孔进入排渣通道，释放煤渣对钻杆的作用力，同时，螺旋凸筋具备扒孔能力，使煤渣处于松透状态经卸压孔进入排渣通道，直至塌孔区域畅通。
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高应力煤层钻进的螺旋凸筋削孔卸压内排渣钻杆。
背景技术
国内大部分矿井的瓦斯治理主要依赖于井工瓦斯抽采，随着开采深度的不断增加，高应力煤层开采所面临的瓦斯抽采问题日益受到重视。在高应力条件下，钻孔变形量大、变形速度快，钻孔钻进过程中，容易出现卡钻、断钻现象。
目前，国内在高应力煤层钻进方面普遍采用的钻杆有两种：一种是根据机械和风力双排渣散热原理的螺旋(筋、叶片)钻杆；一种是根据涡流松透和风力排渣的三棱钻杆，螺旋钻杆由于旋转半径小，无法有效切割孔壁蠕变收缩或凸出的煤体，排渣通道随钻孔的截面的收缩而变小，容易出现卡钻现象。三棱钻杆利用涡流形成排渣通道的原理，采用风力排渣方式排渣效果很好，但采用水力排渣方式时排渣效果并不理想。以上两类钻杆均属出排渣通道在煤壁与钻杆之间，高应力煤层孔壁收缩明显的条件下，排渣通道易发生堵塞。因此，需要设计一种排渣通道不受钻孔收缩影响的新型钻杆。
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；卸压孔设置不合理，钻杆在旋转过程中，存在卸压盲区，易出现卡钻现象。
发明内容
针对上述问题，本发明根据螺旋凸筋旋转具备切削能力和卸压孔进渣卸压防堵塞的原理，提供一种成孔效果好、钻进效率高、钻进深度深的螺旋凸筋削孔卸压内排渣钻杆。
为达到上述目的，采用以下技术方案。
一种螺旋凸筋削孔卸压内排渣钻杆，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凸筋，在杆体外圆柱面上沿螺旋凸筋一侧设置有多个卸压孔。
为提高钻杆的使用寿命和切屑效果，可在螺旋凸筋处进行抗磨处理。
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套，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。
以钻杆钻孔时的行进方向为正向，所述卸压孔设置在螺旋凸筋反向的一侧。
所述螺旋凸筋的横截面形状是圆弧形、矩形、梯形。
所述卸压孔的形状是圆形孔、条形孔。
所述泄压孔沿螺旋凸筋一侧单排与多排交替设置。
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。
高应力煤层钻进时，钻孔会出现不均匀缩颈，钻孔轮廓会有硬煤块凸出，导致钻进阻力增大，排渣通道截面缩小，易出现卡钻和抱钻现象。采用上述结构，排渣流体通过进风、进水通道进入钻孔底部，携带煤渣通过杆件内壁与注流管外壁形成的排渣通道排出钻孔，排渣通道位于钻杆内部，受钻杆外壁保护，不易发生堵塞现象。钻杆高速旋转时，钻杆外侧的螺旋凸筋具有切削孔壁凸出煤体的能力，煤渣在凸筋旋转带动下，向卸压孔处运移，通过排渣通道排出孔外。若钻孔出现塌孔，煤渣可以经卸压孔进入排渣通道，释放煤渣对钻杆的作用力，同时，螺旋凸筋具备扒孔能力，使煤渣处于松透状态经卸压孔进入排渣通道，直至塌孔区域畅通。
本发明的有益效果在于：螺旋凸筋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；卸压孔呈单排等距或多排交错布置，可以降低卸压孔对钻杆强度的影响；卸压孔多排交错布置时，钻杆旋转中，钻杆周围没有卸压盲区。经现场试验测试：本发明螺旋凸筋削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40%以上，同时具有排渣通道内置防堵塞、卸压孔进渣卸压防卡钻的优势。该螺旋凸筋削孔卸压内排渣钻杆具有成孔效果好、排渣通道不易堵塞、排渣降温能力强、自动疏通塌孔区域的优势，值得在煤矿企业推广应用。
附图说明
图1是实施例1的主视图；
图2是图1的剖面图；
图3是图1的左视图；
图4是实施例2的主视图；
图5是图4的剖面图。
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、图3所示，实施例1为一种螺旋凸筋削孔卸压内排渣钻杆，包括空心的杆体1、同轴设置在杆体1内部的注流管2、连接杆体1与注流管2的支撑件3，杆体1内壁与注流管2外壁之间为排渣通道4，注流管2内部为进风、进水通道5，所述杆体1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凸筋6，在杆体1外圆柱面上沿螺旋凸筋6一侧设置有多个卸压孔7。
为提高钻杆的使用寿命和切屑效果，可在螺旋凸筋6处进行抗磨处理。
所述杆体1一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1、注流管2、支撑件3成套设置有多套，相邻的杆体1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2之间通过插件10连接。
以钻杆钻孔时的行进方向为正向，所述卸压孔7设置在螺旋凸筋6反向的一侧。
所述螺旋凸筋6的横截面形状是圆弧形、矩形、梯形。
所述卸压孔7的形状是圆形孔、条形孔。
所述泄压孔沿螺旋凸筋6一侧单排。
所述支撑件3包括固定环31和支腿32，所述固定环31套在注流管2外侧并与其固定连接，所述支腿32一端与固定环31固定连接，另一端沿固定环31径向向外延伸至杆体1并与杆体1固定连接。
如图4、图5所示，实施例2与实施例1的区别在于，卸压孔7设置了两排；同时卸压孔7也可以沿其排布的圆柱螺旋线上单排和双排交替设置，即设置一端距离的单排卸压孔7，紧接着设置双排卸压孔7。
高应力煤层钻进时，钻孔会出现不均匀缩颈，钻孔轮廓会有硬煤块凸出，导致钻进阻力增大，排渣通道4截面缩小，易出现卡钻和抱钻现象。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，携带煤渣通过杆件内壁与注流管2外壁形成的排渣通道4排出钻孔，排渣通道4位于钻杆内部，受钻杆外壁保护，不易发生堵塞现象。钻杆高速旋转时，钻杆外侧的螺旋凸筋6具有切削孔壁凸出煤体的能力，煤渣在凸筋旋转带动下，向卸压孔7处运移，通过排渣通道4排出孔外。若钻孔出现塌孔，煤渣可以经卸压孔7进入排渣通道4，释放煤渣对钻杆的作用力，同时，螺旋凸筋6具备扒孔能力，使煤渣处于松透状态经卸压孔7进入排渣通道4，直至塌孔区域畅通。
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 (7)
1.螺旋凸筋削孔卸压内排渣钻杆，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凸筋，在杆体外圆柱面上沿螺旋凸筋一侧设置有多个卸压孔；以钻杆钻孔时的行进方向为正向，所述卸压孔设置在螺旋凸筋反向的一侧。
2.根据权利要求1所述螺旋凸筋削孔卸压内排渣钻杆，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所述螺旋凸筋削孔卸压内排渣钻杆，其特征在于：所述杆体、注流管、支撑件成套设置有多套，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所述螺旋凸筋削孔卸压内排渣钻杆，其特征在于：所述螺旋凸筋的横截面形状是 矩形、梯形。
5.根据权利要求1所述螺旋凸筋削孔卸压内排渣钻杆，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4或5所述螺旋凸筋削孔卸压内排渣钻杆，其特征在于：所述卸 压孔沿螺旋凸筋一侧单排与多排交替设置。
7.根据权利要求1所述螺旋凸筋削孔卸压内排渣钻杆，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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