CN211287550U - 一种适用于松软煤层瓦斯气抽采的钻杆连接机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及煤炭资源开采中的瓦斯气抽采领域，具体涉及到一种适用于松软煤层瓦斯气抽采的钻杆连接机构，包含两端与钻杆螺纹连接的接头。接头的中间部分横截面是非圆形。接头的旋转中心与横截面边缘的最大距离大于钻杆的半径，小于钻头的成孔半径。在接头的外壁上，设置径向截面为不对称形状的槽道，在每个槽道与接头的外廓交线上，设置1个切削刀刃。带有径向截面为不对称形状槽道的非圆形截面连接机构，在钻柱钻孔旋转时，能有效搅动煤水混合体，提高排粉效率；设置在槽道上的切削刀刃对孔壁进行切削，扩大孔径，增加瓦斯排放效率。卡钻时，连接结构随钻柱旋转，形成周期性压力变化，同时对塌陷煤层进行切削，有利于解卡和钻柱拔出。

Description

一种适用于松软煤层瓦斯气抽采的钻杆连接机构

技术领域

本实用新型涉及煤炭资源开采中的瓦斯气抽采领域，具体涉及到一种适用于松软煤层瓦斯气抽采的钻杆连接机构。

背景技术

瓦斯气抽采是煤炭资源开采的必要条件，先抽后采是国家对煤炭开采的硬性要求。在软煤层瓦斯气钻孔抽采中，由于煤层松软经常出现塌孔、卡钻等情况，严重时造成掉钻，给瓦斯气抽采钻孔工作带来了很大困难，因此解决软煤层塌孔、卡钻问题，提高软煤层钻孔质量与钻孔效率是瓦斯气抽采钻孔施工单位的切实需求。

常规标准矿用钻杆采用外平结构接头，该种接头外径与管体一致或者略微大于管体，在钻孔作业中，软煤层垮塌后的压力和摩擦力会造成卡钻。卡钻后只能通过钻柱回拉解卡，拉力超过钻杆断裂强度时，出现掉钻（断裂）。要取出掉落部分，就需要循着原钻孔钻更大直径的孔进行打捞，使瓦斯气抽采作业效率降低，作业成本大幅度上升。

螺旋钻杆、三棱螺旋钻杆在松软煤层钻孔中，不容易被卡死，但是螺旋钻杆、三棱螺旋钻杆加工工艺复杂，成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于松软煤层瓦斯气抽采的钻杆连接机构，通过内外螺纹接头与常规钻杆连接后使用，排渣量与效率明显提升，出现小面积塌孔时，通过空转、回拉、切削，钻柱可以顺利取出，具有提高作业效率、降低作业成本、方便设备维护等优点。

本实用新型提供的一种适用于松软煤层瓦斯气抽采的钻杆连接机构，包含接头，其特征在于，所述接头两端与钻杆连接，所述接头的中间部分横截面是非圆形；所述接头的旋转中心与所述中间部分横截面边缘的最大距离大于所述钻杆的半径，小于钻头的成孔半径；在所述接头的柱体外壁上，设置径向截面为不对称形状的槽道。

进一步地，所述接头一端为公螺纹，与一所述钻杆的母螺纹端连接；所述接头的另一端为母螺纹，与另一所述钻杆的公螺纹端连接。

进一步地，所述接头的所述中间部分横截面为椭圆形。

进一步地，所述槽道设置在所述椭圆形的直径最大处的两侧外壁处，一共为2个。

进一步地，在所述接头的外壁上设置2个径向截面为不对称形状的所述槽道；2个所述槽道沿着所述接头的轴向，轴对称布置。

进一步地，所述槽道最深处不超过所述接头壁厚的1/2。

进一步地，所述槽道的径向截面为不对称弧形。

进一步地，所述不对称弧形的左半部分轮廓线的曲率大于右半部分轮廓线的曲率。

进一步地，在所述不对称弧形的所述右半轮廓线与所述接头外廓交线上，设置切削刀刃。

进一步地，在所述槽道与所述接头的外廓交线上，设置1个切削刀刃。

本实用新型与现有技术相比，其显著特点有：

1、钻杆连接机构接头的中间部分横截面为非圆形，而且带有径向截面为不对称形状的槽道，在钻柱钻孔旋转时，可以对环空的煤水混合体起搅动作用，减少煤粉在孔下的沉积，提高排粉效率。

2、在径向截面为不对称形状的槽道和接头外廓交线上设置的切削刀刃，在钻孔时可以对所接触的孔壁进行切削，局部扩大孔径，增加后期瓦斯的排放效率。

3、当发生卡钻的时候，钻杆连接机构的非圆形结构随着钻柱旋转，塌陷煤层对钻柱的压力会出现压紧-松弛的周期变化，同时槽道边缘上的切削刀刃对周边的塌陷煤层进行切削，有利于解卡和钻柱拔出。

附图说明

图1是本实用新型钻杆连接机构的一个较佳实施例的侧面图；

图2是本实用新型钻杆连接机构的一个较佳实施例的径向截面图。

其中，1-槽道，2-公螺纹，3-母螺纹，4-切削刀刃。

具体实施方式

以下将结合附图说明本实用新型的具体实施例。

实施例1

在软煤层钻孔作业中，采用ZYL-17000D大功率定向钻机作为动力源，使用直径89mm钻杆，配置钻头为直径133mm的PDC钻头。

如图1所示，本实用新型的设计中，连接机构整体呈椭圆柱体，长度为180mm。在柱体一端，设置圆锥公螺纹2，用来与常规钻杆（直径89mm）的母螺纹端连接。在椭圆柱体的另一端，设置圆锥母螺纹3，用来与常规钻杆（直径89mm）的公螺纹端连接。

在连接机构的柱体的外表面，设置有槽道1。槽道1与椭圆柱体的交线形状，由位于两端的两条曲线和中部的矩形包围而成。槽道1的长度为160mm，宽度为35mm，深度为3mm。

在本实施例中，在保持槽道1长度160mm，宽度35mm不变的情况下，槽道1的深度也可以是5mm。

如图2所示，本实用新型的设计中，新型钻杆连接机构柱体部分的横截面内部有一个圆形的通孔，外部为椭圆形。椭圆形的短轴外径D1为90mm，长轴外径D2为120mm，外径差为30mm。

在椭圆形直径最大处的两侧外壁，对称设置用以解卡的槽道1。槽道1的径向截面为不对称弧形，槽道1最深处不超过柱体壁厚的1/2。槽道1的不规则弧形，其右半部分轮廓线的曲率小于左半部分轮廓线的曲率。在连接机构外廓与槽道1曲率较大的一边，设置有切削刀刃4。在曲率较大的一侧设置切削刀刃4后，当钻柱进行正螺旋旋转时（右旋），槽道1上的切削刀刃4对所接触的软煤层具有更好的切削功能。

为保证钻孔作业的正常进行，要求新型钻杆连接机构的中间部分横截面的最大直径大于钻杆直径，小于钻头成孔直径。本实施例中，椭圆形的新型钻杆连接机构长轴外径D2为120mm，介于钻杆直径89mm和钻头成孔直径133mm之间，配合钻杆和钻头协同工作，完成钻孔作业。

综上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本实用新型的技术范畴。

Claims (10)

1.一种适用于松软煤层瓦斯气抽采的钻杆连接机构，包含接头，其特征在于，所述接头两端与钻杆连接，所述接头的中间部分横截面是非圆形；所述接头的旋转中心与所述中间部分横截面边缘的最大距离大于所述钻杆的半径，小于钻头的成孔半径；在所述接头的柱体外壁上，设置径向截面为不对称形状的槽道。

2.如权利要求1所述的钻杆连接机构，其特征在于，所述接头一端为公螺纹，与一所述钻杆的母螺纹端连接；所述接头的另一端为母螺纹，与另一所述钻杆的公螺纹端连接。

3.如权利要求1所述的钻杆连接机构，其特征在于，所述接头的所述中间部分横截面为椭圆形。

4.如权利要求3所述的钻杆连接机构，其特征在于，所述槽道设置在所述椭圆形的直径最大处的两侧外壁处，一共为2个。

5.如权利要求1所述的钻杆连接机构，其特征在于，在所述接头的外壁上设置2个径向截面为不对称形状的所述槽道；2个所述槽道沿着所述接头的轴向，轴对称布置。

6.如权利要求1中所述的钻杆连接机构，其特征在于，所述槽道最深处不超过所述接头壁厚的1/2。

7.如权利要求1中所述的钻杆连接机构，其特征在于，所述槽道的径向截面为不对称弧形。

8.如权利要求7所述的钻杆连接机构，其特征在于，所述不对称弧形的左半部分轮廓线的曲率大于右半部分轮廓线的曲率。

9.如权利要求8所述的钻杆连接机构，其特征在于，在所述不对称弧形的所述右半轮廓线与所述接头外廓交线上，设置切削刀刃。

10.如权利要求1所述的钻杆连接机构，其特征在于，在所述槽道与所述接头的外廓交线上，设置1个切削刀刃。

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