CN117703295A - 一种内排渣装置及其排渣方法 - Google Patents
一种内排渣装置及其排渣方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117703295A CN117703295A CN202410084024.3A CN202410084024A CN117703295A CN 117703295 A CN117703295 A CN 117703295A CN 202410084024 A CN202410084024 A CN 202410084024A CN 117703295 A CN117703295 A CN 117703295A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- slag
- drill
- drill rod
- dry
- drilling
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 226
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 85
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 69
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 63
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 24
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 22
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 18
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 15
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 claims description 12
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 11
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 9
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 3
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 13
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000002791 soaking Methods 0.000 abstract description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009991 scouring Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 235000009537 plain noodles Nutrition 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
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
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/06—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole
- E21B21/063—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole by separating components
- E21B21/065—Separating solids from drilling fluids
- E21B21/066—Separating solids from drilling fluids with further treatment of the solids, e.g. for disposal
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- E21B17/046—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like with ribs, pins, or jaws, and complementary grooves or the like, e.g. bayonet catches
-
- 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
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/02—Surface sealing or packing
- E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F7/00—Methods or devices for drawing- off gases with or without subsequent use of the gas for any purpose
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明提供一种内排渣装置及其排渣方法，它包括高耐磨封堵器、钻头钻杆装置、文丘里式水辫和钻渣干湿分离器，所述钻头钻杆装置位于高耐磨封堵器内，钻渣干湿分离器通过文丘里式水辫与钻头钻杆装置连接。通过改变排渣介质的运行方向来改变钻渣的流动方向，从而能减少排渣介质及钻渣对孔壁的冲刷、浸泡、摩擦，利于钻孔成型；能够做到钻渣“随落随排”，达到定点取芯的目的；能够很好的收集钻屑，利于施工现场的文明生产，杜绝脏乱差；若在施工过程中采用惰性气体进行排渣，还能起到抑制煤层自燃发火的目的。通过以上技术方案分析，该装置理论可行且运行操作可靠，为下套管提供良好的钻孔质量，大大提高钻孔下套管的成功率和抽采效果。
Description
技术领域
本发明属于煤矿瓦斯抽采施工领域，更具体地说，特别涉及一种内排渣装置及其排渣方法。
背景技术
煤矿井下施工的瓦斯抽采钻孔，常常出现煤岩层松软塌孔、瓦斯压力大喷孔、负角度钻渣难以清理、钻孔施工完毕后下管困难等一系列制约瓦斯抽采效果的关键性技术难题，有诸多困难，严重制约矿井的安全发展和瓦斯能源的高效利用。
通过分析传统的钻孔施工工艺得出一个结论：施钻时的排渣工艺不利于钻孔成型甚至会破坏钻孔。传统的施钻排渣工艺是排渣介质在正压作用下，经钻杆、钻头的空洞送至孔底，与钻头切割下来的钻屑混合后，在钻杆与孔壁之间的缝隙排出。这种排渣方式存在较多不利因素：一是钻头旋转钻进切削下的钻渣在正压作用下外排时，在钻杆与孔壁之间进行全程摩擦，对孔壁造成一定的破坏，特别是遇到煤岩体松软段，会加剧钻孔孔壁脱落，钻孔不易成型；二是排渣介质多数离不开水的参与，经过水长时间对孔壁的浸泡，孔壁失稳变形，特别是施工下行钻孔时，水压必须克服钻渣重力才能将钻屑排除，较大的水压则更利于水侵入孔壁煤岩体；三是在钻杆和孔壁之间摩擦后的钻渣遇水变粘稠，排渣阻力增大，钻屑排出不畅，瓦斯压力增大时，就会出现喷孔，对孔壁造成再次破坏。四是在连抽抽采时，施钻时渗入煤岩体内的水与瓦斯一并被抽至抽采管内，造成二次沉淀至孔底，堵塞钻孔；五是采用气体介质排渣能够大大减少水对孔壁的影响，但无法解决钻屑在钻杆与孔壁之间摩擦而导致的破坏孔壁、增大排渣阻力的问题，同时采用气体排渣，气体经钻头进入钻杆与孔壁间时，流动方向受到阻力而改变，切削下的钻渣粉末渗入孔壁缝隙，也会增加排渣阻力。六是钻渣在孔内连续排出，无法准确判断各阶段的芯样，难以做到定点取芯，必须采用取芯钻杆取芯，造成二次推钻更换钻杆，工艺繁琐。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种内排渣装置及其排渣方法，采用高耐磨封堵器将孔口进行封堵后，分别通过钻杆和高耐磨封堵器向孔内注入大量的排渣介质，增大孔内外压差，迫使排渣介质的运动方向自孔口经孔底从钻杆末端排出，钻杆末端设置的文丘里式水辫再次增加排渣介质的流动速度，这样就能够将钻头切削下来的钻屑第一时间被排渣介质携带至文丘里水辫处排出。因高耐磨封堵器上设置有介质通道，能使钻杆和孔壁之间摩擦掉落的围岩体携带至钻杆内，随时保证孔壁光滑，这样就能够解决上述传统排渣工艺的诸多弊端。
本发明一种内排渣装置及其排渣方法的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：
一种内排渣装置，它包括高耐磨封堵器、钻头钻杆装置、文丘里式水辫和钻渣干湿分离器，所述钻头钻杆装置位于高耐磨封堵器内，钻渣干湿分离器通过文丘里式水辫与钻头钻杆装置连接。
所述高耐磨封堵器为圆锥体结构，它包含有本体，在本体上设置介质通道，在本体中间为钻头钻杆通道，在钻头钻杆通道内侧轴线上设置若干鱼鳞式挡板，所述介质通道位于本体的侧壁上，在介质通道外侧通过管道连接有排渣介质，所述本体和鱼鳞式挡板的材料为高耐磨、抗静电的弹性材料。
所述本体外侧壁上设置有若干圈环状结构的摩擦环，摩擦环截面形状为三角形结构，摩擦环固定连接到本体外侧壁上，摩擦环高度为5-8mm。
所述高耐磨封堵器其形状为圆锥体形状，由高耐磨、抗静电、且具有弹性的材料制成，将高耐磨封堵器直径小的一端塞入钻孔孔口夯实，钻头钻杆装置位于钻头钻杆通道上设置的鱼鳞式挡板内，在介质通道上连接介质管，通过将高耐磨封堵器与孔口夯实、介质通道连接介质管、钻头钻杆装置与鱼鳞式挡板接触等共同作用下，隔绝孔内外通道，形成一道密闭空间。通过介质通道和文丘里式水辫内加注排渣介质，提升孔内正压，促使孔内外压差变大，为排渣介质流动持续提供动力。
所述高耐磨封堵器塞入钻孔孔口夯实后，可用铁丝固定在开孔附近的支护材料上，以便能够抵抗较强的内外压差变化，解决钻孔喷孔现象。鱼鳞式挡板呈中空的圆台体形状，空洞略小于钻杆直径。
所述钻头钻杆装置包括钻杆和钻头，钻杆与钻头采用螺纹连接，钻杆位于本体内并被本体内的鱼鳞式挡板包裹，钻杆为一节或者相互螺纹连接的多节结构。
所述钻杆包含有外管和内管，内管位于外管内部并通过固定器连接，外管两端分别设置有公头和母头，外管和内管共同组成一个双层环状结构，钻杆通过公头连接到钻头上或者连接到另一节钻杆的母头上。
外管由公头、母头及杆本体组成，外径为73mm、壁厚9.5mm的光面钻杆，内管内径为38mm、壁厚5mm的钢管。公头、母头均为平椎丝扣连接，连接长度为80mm，公头内管略长于外管50mm，母头内管略短于外管50mm。这种设计能够保证公头略长于外管，目的是哪怕丝扣没有全部拧完，公头母头已经连接上了，也能够保证内管的密封性。
所述外管的公头、母头全部采用40CrMo材质制作而成，确保一定的强度和硬度，内管及杆本体采用普通钢制成。公头、母头及杆本体的外管、内管采用固定器焊接后，使用摩擦焊工艺连成一个整体。
所述钻头包含有切割片和钻体，切割片固定连接到钻体的前端，钻体后端设置有连接母头且通过连接母头活动连接到钻杆的公头上，在钻体前端侧壁上设置有钻渣入口，在钻体后端侧壁上设置有排渣介质出口，在钻体中间有钻渣通道，所述钻渣通道与钻渣入口和钻杆的内管及钻渣干湿分离器相连通，排渣介质出口与钻杆的外管和内管之间的夹层连通。
所述钻头为空心的柱状结构，端部设置有圆弧形的切割片和钻渣入口、尾部设置连接母头和排渣介质出口，空心柱状结构为钻渣通道。
所述圆弧形的切割片的角度与切割桩成13％-15％夹角，在切割时，具备研磨和切割双重功能，采用40CrMo材质制作而成，确保一定的强度和硬度。
所述文丘里式水辫包含有空气放大器、水辫和介质入口，所述空气放大器和水辫直接连接，所述介质入口为三通状结构且分别连接到空气放大器和水辫侧壁上，排渣介质通过介质入口可分别进入空气放大器和水辫内部，在水辫端部设置有公头螺纹，文丘里式水辫通过公头螺纹与钻杆的母头可拆卸连接，水辫为双层圆筒结构，外层为公头螺纹，内层为圆管与钻杆的内管相连，圆管另一端与空气放大器连通，空气放大器为文丘里式结构，介质入口分别与空气放大器和钻杆的夹层相连通。
在介质入口设置的三通可将一部分排渣介质分流到钻杆的内管和外管之间的夹层内沿钻杆流至钻头，一部分分流到空气放大器内。
所述钻渣干湿分离器为箱体结构，在箱体上分别设置有支撑腿、进渣管和进水口，钻渣干湿分离器通过进渣管连接到空气放大器的出口上，进渣管位于钻渣干湿分离器顶部且分别设置有分渣口和防喷口，防喷口通过管道连接到瓦斯抽采管上，在箱体内分别设置有若干除尘喷嘴且与进水口连通，在箱体侧壁上设置有观测口，在箱体底部设置有干湿分离水槽。
所述进渣管底部设置分渣口，进渣管上设置有阀门，通过阀门控制可改变钻渣通道，进入进渣管进行钻渣干湿分离，关闭进渣管可从分渣口定点取芯。
所述干湿分离水槽包含有接货槽、过滤装置和气动马达，接货槽连接到钻渣干湿分离器箱体底部，接货槽两端通过法兰分别连接过滤装置和气动马达，在接货槽和过滤装置内部设置若干螺旋叶片，螺旋叶片通过导向杆连接到气动马达轴上，过滤装置底部设置有若干过滤孔，过滤装置端部设置若干螺杆，螺杆上设置弹簧压片，弹簧压片底部为出渣口，出渣口通过螺杆可调节大小。
螺旋叶片提供推送力，弹簧压片提供压力，两者相互挤压，把水份挤压出来，随着压力进一步增加，钻渣往弹簧压片方向移动，最终通过出渣口掉落出来。
所述钻渣干湿分离器通过进渣管与箱体连接，除尘喷嘴通过管道与进水口连通，底端设置的干湿分离水槽能够将所有钻渣全部接受，在气动马达的带动下转动实施干湿分离作业，防喷口连接到抽采管路上。
一种内排渣装置的排渣方法，所述方法步骤为：一、在施钻前，提前使用扩孔钻头对待施钻钻孔进行扩孔，将高耐磨封堵器放入钻孔扩孔段与孔壁抵紧，形成一个可靠的整体；二、施钻时，分别向介质通道和介质入口注入排渣介质，逆流挡板能有效阻断排渣介质从孔口溢出，持续向钻孔内输送排渣介质，迫使孔内外压差变大，改变排渣介质流向，最终形成在双层钻杆内层排渣、在双层钻杆外层和钻杆与孔壁之间进排渣介质；三、在钻渣通过钻杆排出过程中，停止钻进钻头未切削煤岩体时，钻杆内无钻渣排出，待钻杆旋转切削煤岩体时，切削下来的钻渣能够及时被携带出孔内，这样给定点取芯带来方便，能够准确记录钻屑的准确位置，通过分渣口及时排出钻渣，可分析和研究煤岩体的基本情况；四、被空气放大器和正压介质排出的钻渣脱离钻杆时，进入钻渣干湿分离器，通过打开进水口使得除尘喷嘴的雾化，大量水雾捕捉粉尘并落到干湿分离水槽上，在干湿分离水槽上设置的气动马达带动螺旋叶片在导向杆上转动，逐步将干湿钻渣挤压至过滤装置内部，在弹簧压片和螺旋叶片的共同挤压下，钻渣内的水经过滤孔排出，随着气动马达带动螺旋叶片持续旋转，被挤出水分的钻渣继续向末端移动，直至出渣口排出钻渣干湿分离器，实现渣水分离。
本发明至少包括以下有益效果：
采用高耐磨封堵器将孔口进行封堵后，通过向孔内注入大量的排渣介质以及钻杆末端设置的文丘里放大装置共同作用下，增大孔内外压差，迫使气体改变流向，钻头切削下来的钻屑第一时间进入钻杆并排出，钻杆和孔壁之间摩擦掉落的围岩体吸入钻杆内，随时保证孔壁光滑，这样就能够解决上述传统排渣工艺的诸多弊端。一是遇到瓦斯含量大的煤岩体后，瓦斯直接被吸进钻杆内，通过钻杆末端设置的钻渣干湿分离器将瓦斯送入抽采管内，避免瓦斯超限；二是能够随时保证钻孔内无残留存渣，可以做到定点取芯。三是若整个排渣过程全部采用气体排渣，无水的参与，即使是遇到泥岩也不会出现浸泡塌孔；四是整个过程做到“钻渣不落地”，能够实现钻渣干湿分离，钻渣可直接进入运输系统，水进入排水系统，现场文明生产干净、整洁。
通过改变排渣介质的运行方向，从而改变钻渣流动方向，减少排渣介质及钻渣对孔壁的冲刷、浸泡等破坏程度，改变排渣介质的流动方向，能够做到钻渣“随落随排”减少钻渣与孔壁的摩擦，无形中畅通排渣通道，还能够起到定点取芯的作用。待钻孔施工完毕退钻过程中，钻杆及钻头所碰落掉的钻渣再次被携带走，起到二次清孔的目的，若在施工过程中采用惰性气体进行排渣，效果将翻倍，通过以上技术方案分析，该装置理论可行且运行操作可靠，为下套管提供良好的钻孔质量，大大提高钻孔下套管的成功率和抽采效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的高耐磨封堵器结构示意图；
图3是本发明的高耐磨封堵器剖视图；
图4是本发明的高耐磨封堵器侧视图；
图5是本发明的钻头钻杆装置结构示意图；
图6是本发明的钻杆结构示意图；
图7是本发明的钻杆侧视图；
图8是本发明的钻杆公头母头连接示意图；
图9是本发明的钻头结构示意图；
图10是本发明的钻头侧视图；
图11是本发明的文丘里式水辫结构示意图；
图12是本发明的钻渣干湿分离器结构示意图；
图13是本发明的钻渣干湿分离器侧视图；
图14是本发明的钻渣干湿分离器俯视图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋转”、“内径”、“外径”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，可以是直径变小的，也可以是直径变大的；除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
如附图1至附图14所示：本发明提供一种内排渣装置，它包括高耐磨封堵器1、钻头钻杆装置2、文丘里式水辫3和钻渣干湿分离器4，所述钻头钻杆装置2位于高耐磨封堵器1内，钻渣干湿分离器4通过文丘里式水辫3与钻头钻杆装置2连接。其高耐磨封堵器为圆台体形状，两端直径大小不同，设有两个通道，钻杆钻头装置通道内部设置有鱼鳞式挡板。
进一步的，如附图2-4所示，高耐磨封堵器1为圆锥体结构，它包含有本体11，在本体11上设置介质通道12，在本体11中间为钻头钻杆通道13，在钻头钻杆通道13内侧轴线上设置若干鱼鳞式挡板14，所述介质通道12位于本体11的侧壁上，在介质通道12外侧通过管道连接有排渣介质，所述本体11和鱼鳞式挡板14的材料为高耐磨、抗静电的弹性材料。
进一步的，本体11外侧壁上设置有若干圈环状结构的摩擦环15，摩擦环15截面形状为三角形结构，摩擦环15固定连接到本体11外侧壁上，摩擦环15高度为5-8mm。
进一步的，高耐磨封堵器其形状为圆锥体形状，由高耐磨、抗静电、且具有弹性的材料制成，将高耐磨封堵器直径小的一端塞入钻孔孔口夯实，钻头钻杆装置位于钻头钻杆通道上设置的鱼鳞式挡板内，在介质通道上连接介质管，通过将高耐磨封堵器与孔口夯实、介质通道连接介质管、钻头钻杆装置与鱼鳞式挡板接触等共同作用下，隔绝孔内外通道，形成一道密闭空间。通过介质通道和文丘里式水辫内加注排渣介质，提升孔内正压，促使孔内外压差变大，为排渣介质流动持续提供动力。
进一步的，高耐磨封堵器塞入钻孔孔口夯实后，可用铁丝固定在开孔附近的支护材料上，以便能够抵抗较强的内外压差变化，解决钻孔喷孔现象。鱼鳞式挡板呈中空的圆台体形状，空洞略小于钻杆直径。
进一步的，如附图5-10所示，钻头钻杆装置2包括钻杆21和钻头22，钻杆21与钻头22采用螺纹连接，钻杆21位于本体11内并被本体11内的鱼鳞式挡板14包裹，钻杆21为一节或者相互螺纹连接的多节结构。
进一步的，钻杆21包含有外管211和内管212，内管212位于外管211内部并通过固定器213连接，外管211两端分别设置有公头214和母头215，外管211和内管212共同组成一个双层环状结构，钻杆21通过公头214连接到钻头22上或者连接到另一节钻杆21的母头215上。
外管由公头、母头及杆本体组成，外径为73mm、壁厚9.5mm的光面钻杆，内管内径为38mm、壁厚5mm的钢管。公头、母头均为平椎丝扣连接，连接长度为80mm，公头内管略长于外管50mm，母头内管略短于外管50mm。这种设计能够保证公头略长于外管，目的是哪怕丝扣没有全部拧完，公头母头已经连接上了，也能够保证内管的密封性。
进一步的，外管的公头、母头全部采用40CrMo材质制作而成，确保一定的强度和硬度，内管及杆本体采用普通钢制成。公头、母头及杆本体的外管、内管采用固定器焊接后，使用摩擦焊工艺连成一个整体。
进一步的，如附图9所示，钻头22包含有切割片221和钻体226，切割片221固定连接到钻体226的前端，钻体226后端设置有连接母头225且通过连接母头225活动连接到钻杆21的公头214上，在钻体226前端侧壁上设置有钻渣入口223，在钻体226后端侧壁上设置有排渣介质出口222，在钻体226中间有钻渣通道224，所述钻渣通道224与钻渣入口223和钻杆21的内管212及钻渣干湿分离器4相连通，排渣介质出口222与钻杆21的外管211和内管212之间的夹层连通。
进一步的，钻头22为空心的柱状结构，端部设置有圆弧形的切割片221和钻渣入口223、尾部设置连接母头225和排渣介质出口222，空心柱状结构为钻渣通道。
进一步的，圆弧形的切割片221的角度与切割桩成13％-15％夹角，在切割时，具备研磨和切割双重功能，采用40CrMo材质制作而成，确保一定的强度和硬度。
进一步的，如附图11所示，文丘里式水辫3包含有空气放大器31、水辫32和介质入口33，所述空气放大器31和水辫32直接连接，所述介质入口33为三通状结构且分别连接到空气放大器31和水辫32侧壁上，排渣介质通过介质入口33可分别进入空气放大器31和水辫32内部，在水辫32端部设置有公头螺纹34，文丘里式水辫3通过公头螺纹34与钻杆21的母头215可拆卸连接，水辫32为双层圆筒结构，外层为公头螺纹34，内层为圆管35与钻杆21的内管212相连，圆管35另一端与空气放大器31连通，空气放大器31为文丘里式结构，介质入口33分别与空气放大器31和钻杆21的夹层相连通。
在介质入口设置的三通可将一部分排渣介质分流到钻杆的内管和外管之间的夹层内沿钻杆流至钻头，一部分分流到空气放大器内。
进一步的，如附图12-14所示，钻渣干湿分离器4为箱体结构，在箱体上分别设置有支撑腿40、进渣管42和进水口44，钻渣干湿分离器4通过进渣管42连接到空气放大器31的出口上，进渣管42位于钻渣干湿分离器4顶部且分别设置有分渣口41和防喷口43，防喷口43通过管道连接到瓦斯抽采管上，在箱体内分别设置有若干除尘喷嘴45且与进水口44连通，在箱体侧壁上设置有观测口46，在箱体底部设置有干湿分离水槽47。
进一步的，进渣管42底部设置分渣口41，进渣管42上设置有阀门，通过阀门控制可改变钻渣通道，进入进渣管42进行钻渣干湿分离，关闭进渣管42可从分渣口41定点取芯。
进一步的，干湿分离水槽47包含有接货槽471、过滤装置474和气动马达48，接货槽471连接到钻渣干湿分离器4箱体底部，接货槽471两端通过法兰477分别连接过滤装置474和气动马达48，在接货槽471和过滤装置474内部设置若干螺旋叶片473，螺旋叶片473通过导向杆472连接到气动马达48轴上，过滤装置474底部设置有若干过滤孔478，过滤装置474端部设置若干螺杆，螺杆上设置弹簧压片475，弹簧压片475底部为出渣口476，出渣口476通过螺杆可调节大小。
螺旋叶片473提供推送力，弹簧压片475提供压力，两者相互挤压，把水份挤压出来，随着压力进一步增加，钻渣往弹簧压片475方向移动，最终通过出渣口476掉落出来。
进一步的，钻渣干湿分离器通过进渣管与箱体连接，除尘喷嘴通过管道与进水口连通，底端设置的干湿分离水槽能够将所有钻渣全部接受，在气动马达的带动下转动实施干湿分离作业，防喷口连接到抽采管路上。
一种内排渣装置的排渣方法，所述方法步骤为：一、在施钻前，提前使用扩孔钻头对待施钻钻孔进行扩孔，将高耐磨封堵器1放入钻孔扩孔段与孔壁抵紧，形成一个可靠的整体；二、施钻时，分别向介质通道12和介质入口33注入排渣介质，逆流挡板14能有效阻断排渣介质从孔口溢出，持续向钻孔内输送排渣介质，迫使孔内外压差变大，改变排渣介质流向，最终形成在双层钻杆内层排渣、在双层钻杆外层和钻杆与孔壁之间进排渣介质；三、在钻渣通过钻杆21排出过程中，停止钻进钻头22未切削煤岩体时，钻杆21内无钻渣排出，待钻杆21旋转切削煤岩体时，切削下来的钻渣能够及时被携带出孔内，这样给定点取芯带来方便，能够准确记录钻屑的准确位置，通过分渣口41及时排出钻渣，可分析和研究煤岩体的基本情况；四、被空气放大器31和正压介质排出的钻渣脱离钻杆21时，进入钻渣干湿分离器4，通过打开进水口44使得除尘喷嘴45的雾化，大量水雾捕捉粉尘并落到干湿分离水槽47上，在干湿分离水槽47上设置的气动马达48带动螺旋叶片473在导向杆472上转动，逐步将干湿钻渣挤压至过滤装置474内部，在弹簧压片475和螺旋叶片473的共同挤压下，钻渣内的水经过滤孔478排出，随着气动马达48带动螺旋叶片473持续旋转，被挤出水分的钻渣继续向末端移动，直至出渣口476排出钻渣干湿分离器，实现渣水分离。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (10)
1.一种内排渣装置，其特征在于：它包括高耐磨封堵器(1)、钻头钻杆装置(2)、文丘里式水辫(3)和钻渣干湿分离器(4)，所述钻头钻杆装置(2)位于高耐磨封堵器(1)内，钻渣干湿分离器(4)通过文丘里式水辫(3)与钻头钻杆装置(2)连接。
2.根据权利要求1所述一种内排渣装置，其特征在于：所述高耐磨封堵器(1)为圆锥体结构，它包含有本体(11)，在本体(11)上设置介质通道(12)，在本体(11)中间为钻头钻杆通道(13)，在钻头钻杆通道(13)内侧轴线上设置若干鱼鳞式挡板(14)，所述介质通道(12)位于本体(11)的侧壁上，在介质通道(12)外侧通过管道连接有排渣介质，所述本体(11)和鱼鳞式挡板(14)的材料为高耐磨、抗静电的弹性材料。
3.根据权利要求1所述一种内排渣装置，其特征在于：所述钻头钻杆装置(2)包括钻杆(21)和钻头(22)，钻杆(21)与钻头(22)采用螺纹连接，钻杆(21)位于本体(11)内并被本体(11)内的鱼鳞式挡板(14)包裹，钻杆(21)为一节或者相互螺纹连接的多节结构。
4.根据权利要求3所述一种内排渣装置，其特征在于：所述钻杆(21)包含有外管(211)和内管(212)，内管(212)位于外管(211)内部并通过固定器(213)连接，外管(211)两端分别设置有公头(214)和母头(215)，外管(211)和内管(212)共同组成一个双层环状结构，钻杆(21)通过公头(214)连接到钻头(22)上或者连接到另一节钻杆(21)的母头(215)上。
5.根据权利要求3所述的一种内排渣装置，其特征在于：所述钻头(22)包含有切割片(221)和钻体(226)，切割片(221)固定连接到钻体(226)的前端，钻体(226)后端设置有连接母头(225)且通过连接母头(225)活动连接到钻杆(21)的公头(214)上，在钻体(226)前端侧壁上设置有钻渣入口(223)，在钻体(226)后端侧壁上设置有排渣介质出口(222)，在钻体(226)中间有钻渣通道(224)，所述钻渣通道(224)与钻渣入口(223)和钻杆(21)的内管(212)及钻渣干湿分离器(4)相连通，排渣介质出口(222)与钻杆(21)的外管(211)和内管(212)之间的夹层连通。
6.根据权利要求1所述一种内排渣装置，其特征在于：所述文丘里式水辫(3)包含有空气放大器(31)、水辫(32)和介质入口(33)，所述空气放大器(31)和水辫(32)直接连接，所述介质入口(33)为三通状结构且分别连接到空气放大器(31)和水辫(32)侧壁上，排渣介质通过介质入口(33)可分别进入空气放大器(31)和水辫(32)内部，在水辫(32)端部设置有公头螺纹(34)，文丘里式水辫(3)通过公头螺纹(34)与钻杆(21)的母头(215)可拆卸连接，水辫(32)为双层圆筒结构，外层为公头螺纹(34)，内层为圆管(35)与钻杆(21)的内管(212)相连，圆管(35)另一端与空气放大器(31)连通，空气放大器(31)为文丘里式结构，介质入口(33)分别与空气放大器(31)和钻杆(21)的夹层相连通。
7.根据权利要求1所述一种内排渣装置，其特征在于：所述钻渣干湿分离器(4)为箱体结构，在箱体上分别设置有支撑腿(40)、进渣管(42)和进水口(44)，钻渣干湿分离器(4)通过进渣管(42)连接到空气放大器(31)的出口上，进渣管(42)位于钻渣干湿分离器(4)顶部且分别设置有分渣口(41)和防喷口(43)，防喷口(43)通过管道连接到瓦斯抽采管上，在箱体内分别设置有若干除尘喷嘴(45)且与进水口(44)连通，在箱体侧壁上设置有观测口(46)，在箱体底部设置有干湿分离水槽(47)。
8.根据权利要求1所述一种内排渣装置，其特征在于：所述进渣管(42)底部设置分渣口(41)，进渣管(42)上设置有阀门，通过阀门控制可改变钻渣通道，进入进渣管(42)进行钻渣干湿分离，关闭进渣管(42)可从分渣口(41)定点取芯。
9.根据权利要求7所述一种内排渣装置，其特征在于：所述干湿分离水槽(47)包含有接货槽(471)、过滤装置(474)和气动马达(48)，接货槽(471)连接到钻渣干湿分离器(4)箱体底部，接货槽(471)两端通过法兰(477)分别连接过滤装置(474)和气动马达(48)，在接货槽(471)和过滤装置(474)内部设置若干螺旋叶片(473)，螺旋叶片(473)通过导向杆(472)连接到气动马达(48)轴上，过滤装置(474)底部设置有若干过滤孔(478)，过滤装置(474)端部设置若干螺杆，螺杆上设置弹簧压片(475)，弹簧压片(475)底部为出渣口(476)，出渣口(476)通过螺杆可调节大小。
10.根据权利要求1-9任一项所述内排渣装置的排渣方法，其特征在于：所述方法步骤为：一、在施钻前，提前使用扩孔钻头对待施钻钻孔进行扩孔，将高耐磨封堵器(1)放入钻孔扩孔段与孔壁抵紧，形成一个可靠的整体；二、施钻时，分别向介质通道(12)和介质入口(33)注入排渣介质，逆流挡板(14)能有效阻断排渣介质从孔口溢出，持续向钻孔内输送排渣介质，迫使孔内外压差变大，改变排渣介质流向，最终形成在双层钻杆内层排渣、在双层钻杆外层和钻杆与孔壁之间进排渣介质；三、在钻渣通过钻杆(21)排出过程中，停止钻进钻头(22)未切削煤岩体时，钻杆(21)内无钻渣排出，待钻杆(21)旋转切削煤岩体时，切削下来的钻渣能够及时被携带出孔内，这样给定点取芯带来方便，能够准确记录钻屑的准确位置，通过分渣口(41)及时排出钻渣，可分析和研究煤岩体的基本情况；四、被空气放大器(31)和正压介质排出的钻渣脱离钻杆(21)时，进入钻渣干湿分离器(4)，通过打开进水口(44)使得除尘喷嘴(45)的雾化，大量水雾捕捉粉尘并落到干湿分离水槽(47)上，在干湿分离水槽(47)上设置的气动马达(48)带动螺旋叶片(473)在导向杆(472)上转动，逐步将干湿钻渣挤压至过滤装置(474)内部，在弹簧压片(475)和螺旋叶片(473)的共同挤压下，钻渣内的水经过滤孔(478)排出，随着气动马达(48)带动螺旋叶片(473)持续旋转，被挤出水分的钻渣继续向末端移动，直至出渣口(476)排出钻渣干湿分离器，实现渣水分离。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310751930X | 2023-06-25 | ||
| CN202310751930.XA CN116733393A (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 一种内排渣装置及其排渣方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117703295A true CN117703295A (zh) | 2024-03-15 |
Family
ID=87909542
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310751930.XA Withdrawn CN116733393A (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 一种内排渣装置及其排渣方法 |
| CN202410084024.3A Pending CN117703295A (zh) | 2023-06-25 | 2024-01-19 | 一种内排渣装置及其排渣方法 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310751930.XA Withdrawn CN116733393A (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 一种内排渣装置及其排渣方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (2) | CN116733393A (zh) |
-
2023
- 2023-06-25 CN CN202310751930.XA patent/CN116733393A/zh not_active Withdrawn
-
2024
- 2024-01-19 CN CN202410084024.3A patent/CN117703295A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116733393A (zh) | 2023-09-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108729891A (zh) | 一种煤层气压裂堵塞井多回合压缩空气解堵方法 | |
| US20120312539A1 (en) | Apparatus and method for water well cleaning | |
| CN206267815U (zh) | 钻进式连续冲砂装置 | |
| CN106964611A (zh) | 用于管道除垢的复合型空化清洗器 | |
| CN211974915U (zh) | 一种大斜度油井内循环旋流冲洗工具 | |
| CN117703295A (zh) | 一种内排渣装置及其排渣方法 | |
| CN202970575U (zh) | 一种高压射流与负压抽吸解堵装置 | |
| JP2000500201A (ja) | 空気式揚昇法用の穿孔装置 | |
| CN201273183Y (zh) | 油井井口轴向旋流除砂装置 | |
| CN209270940U (zh) | 一种石油地下管道过滤装置 | |
| CN210768675U (zh) | 一种套铣一体化捞砂装置 | |
| CN210863184U (zh) | 用于测试与优化煤矿井下不同类型除尘器的装置 | |
| CN112360372B (zh) | 一种油田井口油污清洗处理装置 | |
| CN110735624B (zh) | 一种全通径管道式除砂器 | |
| CN110967209B (zh) | 用于测试与优化煤矿井下不同类型除尘器的装置与方法 | |
| CN218669272U (zh) | 一种井下钻孔防喷孔装置 | |
| CN207526523U (zh) | 煤层钻进封闭式除尘抽采一体装置 | |
| CN221646848U (zh) | 一种钻井气举反循环钻井装置 | |
| CN216008457U (zh) | 一种井壁清洗器 | |
| CN213807605U (zh) | 钻孔扫渣器 | |
| CN104790892A (zh) | 控压钻井自动节流管汇流体过滤装置 | |
| CN108716375A (zh) | 旋风式反循环洗井打捞装置 | |
| CN220005279U (zh) | 一种内壁清洁装置 | |
| CN217550557U (zh) | 一种清洗固体颗粒的装置 | |
| CN113062687B (zh) | 一种具有自封孔功能的组合钻具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |