CN117432348A - 一种高压水驱式煤层随钻多点取芯系统 - Google Patents

一种高压水驱式煤层随钻多点取芯系统 Download PDF

Info

Publication number
CN117432348A
CN117432348A CN202311641430.7A CN202311641430A CN117432348A CN 117432348 A CN117432348 A CN 117432348A CN 202311641430 A CN202311641430 A CN 202311641430A CN 117432348 A CN117432348 A CN 117432348A
Authority
CN
China
Prior art keywords
drill
drill rod
drilling
pressure water
coring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311641430.7A
Other languages
English (en)
Inventor
王海锋
庹平定奇
路存阳
王志元
陈志伟
曹腾跃
辛政阳
胡骞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology CUMT
Original Assignee
China University of Mining and Technology CUMT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Mining and Technology CUMT filed Critical China University of Mining and Technology CUMT
Priority to CN202311641430.7A priority Critical patent/CN117432348A/zh
Publication of CN117432348A publication Critical patent/CN117432348A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/42—Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits
    • E21B10/43—Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits characterised by the arrangement of teeth or other cutting elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042—Threaded
    • E21B17/043—Threaded with locking means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/02—Swivel joints in hose-lines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B23/00—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells
    • E21B23/04—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells operated by fluid means, e.g. actuated by explosion
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B25/00—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高压水驱式煤层随钻多点取芯系统；本发明的高压水驱式煤层随钻多点取芯系统，包括钻头、钻杆、取芯装置，钻杆内壁上有滑槽，与取芯装置配合。当钻头钻进到预定位置后，把取芯装置放入钻杆，使用高压水泵把取芯装置推到钻头前端，然后开始钻进，取芯装置开始取芯工作；该取芯装置不需要起钻和下钻更换钻头，节约了大量的时间；结构简便，运行成本低。

Description

一种高压水驱式煤层随钻多点取芯系统
技术领域
本发明涉及煤矿取芯装置的技术领域，特别是涉及一种高压水驱式煤层随钻多点取芯系统。
背景技术
煤层取芯装置是一种用于采集地下煤层样本的设备或工具。这些装置通常用于地质勘探、煤矿资源开发和煤炭地质研究等领域，以获取代表性的煤层样本，以便分析煤质特性、地质结构、煤层厚度等信息。这些样本对于煤炭资源的评估和开采计划的制定非常重要。
煤层取芯装置通常包括钻进设备和取芯装置。它们可以在地下煤矿中工作，利用不同的技术和方法，如旋转钻进、液压钻进等，来获取地下煤层样本。这些装置的设计和性能可能因不同的应用需求而有所不同，但它们的共同目标是确保取得高质量的岩心样本，并提供可靠的地质数据。煤层取芯普遍采用在煤巷中对煤层水平钻孔取芯或者在底抽岩巷中对煤层进行倾角钻孔取芯。
现有的取芯装置在某些方面还是有许多的不足；如取芯的时间成本较高，取芯之前把所有的钻杆取出，更换专门的取芯设备，然后再重新下入钻孔内，起钻和下钻所需时间长。某些装置可能存在结构复杂、维护成本高等问题，导致装置运行和维护成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种高压水驱式煤层随钻多点取芯系统。
一种高压水驱式煤层随钻多点取芯系统，包括钻头、若干根钻杆、钻机、取芯装置、转换接头、高压水泵和真空泵；所述两个相邻的钻杆之间采用螺纹连接；钻杆与钻头之间螺纹连接，其特征在于：钻杆中空，内壁上开有滑槽；所有钻杆的滑槽对齐；钻杆上的内螺纹和外螺纹长度相等；
取芯装置成底部封口的圆筒状，插入钻杆内部；取芯装置末端设置有底部支撑板，底部支撑板与钻杆的内壁相匹配；二者配合，可以把钻杆内部密封。底部支撑板的径向伸出有滑块，滑块与钻杆内部的滑槽轴向滑动配合；可以为取芯装置的工作提供扭矩。钻头中空，内径与钻杆内径一致，钻头前端为切削端，切削端上设置有切削齿；可对岩层或煤层进行切削。钻头的切削端中心位置设置有通孔，该通孔与取芯装置的前端配合；取芯装置的开口端设置有锥形切削面；取芯作业时取芯装置伸出，由取芯装置进行钻进。转换接头与钻杆可拆卸连接，安装在钻杆的最末端；软管前端与转换接头连通，后端与高压水泵的输出端可拆卸连接；软管后端与真空泵的输出端相匹配。
优选的，所述的钻杆内螺纹端的侧面开有定位孔，钻杆外螺纹端的外壁上开有与定位孔配合的定位盲孔。
优选的，还包括有紧钉；该紧钉贯穿定位孔，与定位孔螺纹连接，下端伸入定位盲孔。定位后可以使钻杆内部的滑槽对应。
优选的，所述的相邻的钻杆端面之间设置有垫片。保护螺纹不会被钻孔内的岩屑磨损。
优选的，所述的取芯装置的中段设置有支撑环，支撑环的外壁与钻杆的内壁贴合。可以保证取芯装置与钻杆间的同轴度。
优选的，所述的转换接头外壁上的螺纹长度与钻杆的内螺纹长度相对应。
优选的，所述的转换接头的前端为锥形孔，后端为直孔；直孔部分有内螺纹。转换接头内部空腔尺寸不同，可以使取芯装置停靠在转换接头的内部。
优选的，所述的垫片厚度小于底部支撑板的厚度。取芯装置通过两钻杆的连接处时，保证取芯装置的底部支撑板与滑槽对应不会因为错位导致取芯装置卡在钻杆内部，从而无法工作。
本发明的高压水驱式煤层随钻多点取芯系统，包括钻头、钻杆、取芯装置，钻杆内壁上有滑槽，与取芯装置配合。当钻头钻进到预定位置后，把取芯装置放入钻杆，使用高压水泵把取芯装置推到钻头前端，然后开始钻进，取芯装置进行取芯工作；该取芯装置不需要起钻和下钻，节约了大量的时间；结构简单，使用成本低。
附图说明
图1是本发明高压水驱式煤层随钻多点取芯系统的结构示意图一；
图2是图1去除煤层后装置的正视图；
图3是图1去除煤层后装置的左视图；
图4是图3中钻杆部分的A-A剖视图；
图5是图3中钻杆部分的B-B剖视图；
图6是图4的I放大图；
图7是取芯装置的结构示意图；
图中：1.煤层、2.钻头、21.切削齿、3.钻杆、31.滑槽、321.定位孔、322.定位盲孔、4.钻机、41.钻机夹持机构、5.转换接头、6.软管、7.水泵输出端、8.高压水泵、9.真空泵输出端、10.真空泵、11.取芯装置、111.取芯装置切削面、112.底部支撑板、113.支撑环、114.滑块、12.紧钉、13.垫片。
实施方式
实施例一：参见图1-7；一种高压水驱式煤层随钻多点取芯系统，包括钻头2、若干根钻杆3、钻机4、取芯装置11、转换接头5、高压水泵8和真空泵10；所述两个相邻的钻杆3之间采用螺纹连接；钻杆3与钻头2之间螺纹连接，钻杆3中空，内壁上开有滑槽31；所有钻杆3的滑槽31对齐；钻杆3上的内螺纹和外螺纹长度相等；
取芯装置11成底部封口的圆筒状，插入钻杆3内部；取芯装置11末端设置有底部支撑板112，底部支撑板112与钻杆3的内壁相匹配；二者配合，可以把钻杆3内部密封。底部支撑板112的径向伸出有滑块114，滑块114与钻杆3内部的滑槽31轴向滑动配合；可以为取芯装置11的工作提供扭矩。钻头2中空，内径与钻杆3内径一致，钻头2前端为切削端，切削端上设置有切削齿21；可对岩层或煤层1进行切削。钻头2的切削端中心位置设置有通孔，该通孔与取芯装置11的前端配合；取芯装置11的开口端设置有锥形切削面111；取芯作业时取芯装置11伸出，由取芯装置11进行钻进。转换接头5与钻杆3可拆卸连接，安装在钻杆3的最末端；软管6前端与转换接头5连通，后端与高压水泵8的输出端7可拆卸连接；软管6后端与真空泵10的输出端9相匹配。
钻杆3内螺纹端的侧面开有定位孔321，钻杆3外螺纹端的外壁上开有与定位孔321配合的定位盲孔322。还包括有紧钉12；该紧钉12贯穿定位孔321，与定位孔321螺纹连接，下端伸入定位盲孔322。定位后可以使钻杆3内部的滑槽31对应。相邻的钻杆3端面之间设置有垫片13。两钻杆3之间螺纹配合的同时，需要保证钻杆3内部的滑槽31对齐，所以在两钻杆3外部的连接位置容易出现缝隙，并且会导致螺纹裸露，就需要垫片13保护螺纹不会被钻孔内的岩屑磨损。取芯装置11的中段设置有支撑环113，支撑环113的外壁与钻杆3的内壁贴合。可以保证取芯装置11与钻杆3间的同轴度。转换接头5外壁上的螺纹长度与钻杆3的内螺纹长度相对应。转换接头5的前端为锥形孔，后端为直孔；直孔部分有内螺纹。垫片13厚度小于底部支撑板112的厚度。取芯装置11通过两钻杆3的连接处时，保证取芯装置11的底部支撑板112与滑槽31对应不会因为错位导致取芯装置11卡在钻杆3内部，从而无法工作。
①钻机钻进
钻头2接到钻杆3最前端，钻机4为钻进提供扭矩和压力，钻杆3后方连接转换接头5和高压水泵8，钻进时高压水泵8把水充入钻杆3内部，从钻头2中心的通孔排出，可为钻头2降温并把剥落的岩屑随水流带出；一根钻杆3完全钻入时，可在钻机4夹持处连接钻杆3；
②取芯装置取芯
当钻头2钻进达到设计深度之后，卸下转换接头5，在钻机夹持机构41的位置将取芯装置11放入钻杆3内，并使得取芯装置11的底部支撑板112的滑块114与钻杆3内径的滑槽31配合，然后把转换接头5安装在钻杆3上，通过软管6连接高压水泵8；启动高压水泵8，高压水会顶着取芯装置11伸出钻头2，同时钻机4驱动钻杆3旋转和步进，带动取芯装置11对设计区域进行取芯。
③回收取芯装置
取芯结束后，反转高压水泵8，对钻杆3内部进行抽水，抽水结束后把软管6连接到真空泵10上，真空泵10启动后会在钻杆3内部形成低压区域，取芯装置11在大气压力的作用下回缩至转换接头5的变径处，卸下转换接头5就可以取出取芯装置11，得到芯样。
实施例二：实施例二与实施例一基本相同，相同之处不在赘述，不同之处是：每根钻杆3的滑槽31两端都有锥形扩口。
步骤①，转换接头5不与钻杆3末端连接；钻头2剥落的煤层1部分从钻头2中间的通孔向钻杆3内排出；使用高压水泵8对钻杆3内部进行清洗，清理碎屑。
实施例三：实施例三与实施例一基本相同，相同之处不在赘述，不同之处是：钻杆3与水平面成一定的角度斜向上进行钻进取芯。
步骤③，取芯结束后，反转高压水泵8，对钻杆3内部进行抽水，此时钻杆3内部的取芯装置11会在自身重力的作用下自动滑落，滑落至转换接头5的变径处，卸下转换接头5就可以取出取芯装置11，得到芯样。

Claims (8)

1.一种高压水驱式煤层随钻多点取芯系统，包括钻头、若干根钻杆、钻机、取芯装置、转换接头、高压水泵和真空泵；所述两个相邻的钻杆之间采用螺纹连接；钻杆与钻头之间采用螺纹连接，其特征在于：钻杆中空，内壁上开有滑槽；所有钻杆的滑槽对齐；钻杆上的内螺纹和外螺纹长度相等；
取芯装置成底部封口的圆筒状，插入钻杆内部；取芯装置的开口端设置有锥形切削面；取芯装置末端设置有底部支撑板，底部支撑板与钻杆的内壁相匹配；底部支撑板的径向伸出有滑块，滑块与钻杆内部的滑槽轴向滑动配合；钻头中空，内径与钻杆内径一致，钻头前端为切削端；钻头的切削端中心位置设置有通孔，该通孔与取芯装置的前端配合；转换接头与钻杆可拆卸连接，安装在钻杆的最末端；软管前端与转换接头连通，后端与高压水泵的输出端可拆卸连接；软管后端与真空泵的输出端相匹配。
2.根据权利要求1所述的高压水驱式煤层随钻多点取芯系统，其特征在于：钻杆内螺纹端的侧面开有定位孔，钻杆外螺纹端的外壁上开有与定位孔配合的定位盲孔。
3.根据权利要求2所述的高压水驱式煤层随钻多点取芯系统，其特征在于：还包括有紧钉；该紧钉贯穿定位孔，与定位孔螺纹连接，下端伸入定位盲孔。
4.根据权利要求1所述的高压水驱式煤层随钻多点取芯系统，其特征在于：所述的相邻的钻杆端面之间设置有垫片。
5.根据权利要求1所述的高压水驱式煤层随钻多点取芯系统，其特征在于：所述的取芯装置的中段设置有支撑环，支撑环的外壁与钻杆的内壁贴合。
6.根据权利要求1所述的高压水驱式煤层随钻多点取芯系统，其特征在于：所述的转换接头外壁上的螺纹长度与钻杆的内螺纹长度相对应。
7.根据权利要求1所述的高压水驱式煤层随钻多点取芯系统，其特征在于：所述的转换接头的前端为锥形孔，后端为直孔；直孔部分有内螺纹。
8.根据权利要求4所述的高压水驱式煤层随钻多点取芯系统，其特征在于：所述的垫片厚度小于底部支撑板的厚度。
CN202311641430.7A 2023-12-04 2023-12-04 一种高压水驱式煤层随钻多点取芯系统 Pending CN117432348A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311641430.7A CN117432348A (zh) 2023-12-04 2023-12-04 一种高压水驱式煤层随钻多点取芯系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311641430.7A CN117432348A (zh) 2023-12-04 2023-12-04 一种高压水驱式煤层随钻多点取芯系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117432348A true CN117432348A (zh) 2024-01-23

Family

ID=89555451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311641430.7A Pending CN117432348A (zh) 2023-12-04 2023-12-04 一种高压水驱式煤层随钻多点取芯系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117432348A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107806341A (zh) 一种煤矿深孔定点密闭取样装置及取样方法
US11505997B2 (en) Horizontal drilling machine with an in-situ detection device
CN112179702B (zh) 一种定点取煤样装置
CN108627363A (zh) 一种螺旋与直推钻进结合的无扰动土壤采样工具和方法
CN110529047A (zh) 一种用于隧道软岩开挖的自进式管棚钻具
CN117605418A (zh) 地质勘探用的扩孔装置
US20140224511A1 (en) Pump Drain Arrangements For Packer Systems And Methods For Sampling Underground Formations Using Same
CN211692305U (zh) 一种煤矿地质钻探装置
KR102332783B1 (ko) 방사형 암반 지하 관정 굴착시스템
CN117432348A (zh) 一种高压水驱式煤层随钻多点取芯系统
CN113006783A (zh) 一种适用于水平钻机的原位探测工艺
RU138113U1 (ru) Долото с раздвигающимися лопастями
CN110374510A (zh) 一种深孔注浆切削式扩孔钻头装置及施工方法
CN214741073U (zh) 一种新型地质勘查钻探装置
CN213510415U (zh) 一种井下钻孔钻扫一体装置
CN213063514U (zh) 一种单动单管岩盐取心管
CN212958458U (zh) 一种机械旋转导向钻井工具
WO2006015281A1 (en) Device and method for collecting borehole samples
CN114482863A (zh) 一种多层筒钻
CN106640064A (zh) 一种测井工具的岩样提取装置及岩样提取方法
CN111764830B (zh) 一种矿用软岩钻进防塌孔钻头钻杆机构
JP5853032B2 (ja) ダウンザホール工法による掘削時に、ドリルストリングの空隙と周囲の素材との間に連通を形成するための方法及び装置
CN206346710U (zh) 一种煤层打钻固孔器
LU501647B1 (en) Drilling equipment for tunnel boring machine and tunnel boring machine
CN219864866U (zh) 硬岩层旋挖钻进截齿钻筒

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination