CN214091800U - 钻杆式封孔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钻杆式封孔器，属于煤矿封孔及瓦斯抽放领域。该封孔器包括依次前后连接的过滤管、连接管、转接管和水辫，其各自的内腔形成内部通道；过滤管、连接管、转接管和水辫的外径尺寸与钻杆的外径尺寸匹配，且能够与钻机连接。通过设置在连接管前端口内的第一调节阀及设置在转接管后端口内的第二调节阀的相互配合，控制内部通道的通断节点，内部通道可先后用于封孔液注入、封孔液溢流和瓦斯抽放，实现介质通道上的三合一，从而使封孔器的整体结构更加精简。此外，利用封孔液和固体发泡剂，实现固液混合封孔，改变传统液封单一模式。封孔器的外径尺寸与钻杆的外径尺寸匹配，利用钻机即可实现自动化封孔，简化封孔程序。

Description

钻杆式封孔器

技术领域

本实用新型属于煤矿封孔及瓦斯抽放领域，涉及一种钻杆式封孔器。

背景技术

瓦斯治理过程中，对于用于瓦斯抽放的煤孔，必须在钻孔完成后进行封孔，再进行瓦斯抽采。现有封孔器采用两堵一注的方式完成封孔，即在煤孔内一定长度将两端堵住，中间注入封孔剂完成封孔，存在以下缺点：(1)需要布置三个独立孔道，分别用于封孔剂注入、溢流和瓦斯抽放，导致封孔器结构复杂；(2)为满足封孔剂的流动和注入，封孔剂必须采用液态封孔剂；(3)封孔器整体较短，且不便于加接；(4)封孔程序复杂，不能使用机械化装置自动完成，劳动强度大。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种钻杆式封孔器，以解决现有封孔器多孔道分离使用导致结构复杂、只能使用液态封孔剂导致封孔剂种类单一，以及封孔程序机械化程度低的问题。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

钻杆式封孔器，包括依次前后连接的过滤管、连接管、转接管和水辫，其各自的内腔形成内部通道；过滤管、连接管、转接管和水辫的外径尺寸与钻杆的外径尺寸匹配，且能够与钻机连接；过滤管的前端口封闭，过滤管上分布有若干与其内腔相通的小孔；连接管的前端口内设置有用于控制其通断的第一调节阀，转接管的后端口内设置有用于控制其通断的第二调节阀，连接管和转接管上分别通过套设于其上的发泡剂套封装有固体发泡剂，且对应固体发泡剂设有与其内腔连通的开孔；转接管上从第二调节阀到相邻固体发泡剂之间的区段设有瓦斯排放口；水辫上设有两个以上的注液口，水辫的前端抵住第二调节阀，并且其前端设有封孔液流通槽；

封孔时，通过水辫向内部通道注入封孔液，第二调节阀受水辫作用而打开，第一调节阀受内部通道中封孔液压力达关闭设定值时而关闭，发泡剂套受继续加大的封孔液压力而破裂，封孔液与固体发泡剂混合，固体发泡剂膨胀，塞满封孔器外壁与煤孔内壁之间的空间，完成封孔；瓦斯抽放时，撤去水辫，通过过滤管上分布的小孔向内部通道抽入瓦斯，瓦斯流向与封孔液流向相反，第二调节阀失去水辫作用而关闭，第一调节阀处于打开状态。

进一步，第一调节阀包括设有第一介质通道的第一阀体和活动设于第一阀体内的第一阀芯，第一阀芯的两端分别设有第一弹性件；初始状态下，第一阀芯不与第一介质通道相接触以使第一介质通道处于打开状态；封孔时，第一阀芯在封孔液压力下沿封孔液流向移动，与第一介质通道相接触以使其关闭；瓦斯抽放时，第一阀芯不与第一介质通道相接触以使第一介质通道再次处于打开状态。

进一步，第一阀芯具有第一阀杆和设于第一阀杆上的第一凸台，第一阀体内设有第一挡肩；第一凸台上设有第一外锥面，第一挡肩面向第一凸台的一侧设有第一内锥面，第一外锥面和第一内锥面能够相互贴合以封堵第一介质通道。

进一步，第一阀芯靠近过滤管的一端与和第一阀体一体构造的第一固定座相连，另一端通过滑动安装在第一阀体内的第一滑动座相连；第一滑动座上设有与第一介质通道相通的第一透孔。

进一步，第二调节阀包括设有第二介质通道的第二阀体和活动设于第二阀体内的第二阀芯，第二阀芯靠近水辫的一端与水辫相抵，另一端设置有第二弹性件；封孔时，第二阀芯在水辫作用下沿封孔液方向移动，不与第二介质通道相接触以使其打开；瓦斯抽放时，第二阀芯失去水辫作用并在第二弹性件的作用下沿瓦斯流向移动，与第二介质通道相接触以使其关闭。

进一步，第二阀芯具有第二阀杆和设于第二阀杆上的第二凸台，第二阀体内设有第二挡肩；第二凸台上设有第二外锥面，第二挡肩面向第二凸台的一侧设有第二内锥面，第二外锥面和第二内锥面能够相互贴合以封堵第二介质通道。

进一步，第二阀芯靠近水辫的一端与滑动安装在第二阀体内的第二滑动座相连，另一端与固定安装在第二阀体内的第二固定座相连；第二滑动座和第二固定座上设有与第二介质通道相通的第二透孔。

进一步，连接管有一个以上；当连接管有两个以上时，连接管的后端口内设置限位板，限位板抵住相邻连接管前端口内的第一调节阀以使其在初始状态下处于打开状态；限位板上设有与所在连接管内腔相通的过孔。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型公开的钻杆式封孔器，依次前后连接的过滤管、连接管、转接管和水辫的内腔形成内部通道，通过设置在连接管前端口内的第一调节阀及设置在转接管后端口内的第二调节阀的相互配合，控制内部通道的通断节点。封孔阶段，从水辫至连接管前端口区段的内部通道用作液流通道，进行封孔液的注入和溢流；瓦斯抽放阶段，撤去水辫，从过滤管至转接管后端口区段的内部通道用作气流通道，进行瓦斯抽放。内部通道可先后用于封孔液注入、封孔液溢流和瓦斯抽放，实现介质通道上的三合一，从而使封孔器的整体结构更加精简。

(2)本实用新型公开的钻杆式封孔器，利用封孔液和固体发泡剂，实现固液混合封孔，改变传统液封单一模式。

(3)本实用新型公开的钻杆式封孔器，水辫的前端设置封孔液流通槽，避免水辫抵住第二调节阀时发生堵塞，确保封孔液顺利进入第二调节阀。水辫上设有两个以上的注液口，便于封孔液的兑制，调制不同的封孔液。

(4)本实用新型公开的钻杆式封孔器，封孔器的外径尺寸与钻杆的外径尺寸匹配，其连接方式也与钻机匹配，能够与钻机连接。只需对钻机装备一次定位，就可连续进行钻孔和封孔操作，过程中无需移机，对位精度高；实现自动化封孔，简化封孔程序，提高封孔效率和封孔精度。

(5)本实用新型公开的钻杆式封孔器，可灵活选择连接管的数量，通过接长连接管，来满足封孔长度的实际需求。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型一种钻杆式封孔器的结构示意图；

图2为连接管的结构示意图；

图3为第一调节阀的结构示意图；

图4为转接管的结构示意图；

图5为第二调节阀的结构示意图；

图6为水辫的结构示意图。

附图标记：过滤管1、小孔11、连接管2、第一调节阀21、第一阀体211、第一挡肩2111、第一内锥面2112、第一弹性件212、第一阀芯213、第一阀杆2131、第一凸台2132、第一外锥面2133、第一固定座214、第一滑动座215、第一介质通道216、第一透孔217、发泡剂套I22、固体发泡剂I23、开孔I 24、限位板25、转接管3、开孔II 31、发泡剂套II32、固体发泡剂II33、快换接头34、第二调节阀35、第二阀体351、第二挡肩3511、第二内锥面3512、第二弹性件352、第二阀芯353、第二阀杆3531、第二凸台3532、第二外锥面3533、第二固定座354、第二滑动座355、第二介质通道356、第二透孔357、水辫4、封孔液流通槽41、注入管道42。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，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的具体含义。

请参阅图1，为一种钻杆式封孔器，包括依次前后连接的过滤管1、连接管2、转接管3和水辫4，其各自的内腔形成内部通道。在相互连接处，采用内外螺纹配合发方式实现连接。

具体来说，过滤管1的前端口封闭，过滤管1的管壁上圆周分布若干圈与过滤管1内腔相通的小孔11，该小孔11用于封孔阶段连接管2处内部通道未关闭时封孔液的流通，以及瓦斯抽放阶段瓦斯向内部通道的抽入。过滤管1的后端口内设有内螺纹，以与连接管2进行连接。

如图2所示，连接管2的前端口内设置有用于控制其通断的第一调节阀21；连接管2的外壁上间隔粘接多个发泡剂套I22，连接管2的外壁上对应发泡剂套I22设有环形槽，环形槽与发泡剂套I22形成环状空间，该环状空间内封装固体发泡剂I23；环形槽的槽底设有与连接管2内腔相通的开孔I24。常规状态下，发泡剂套I22及固体发泡剂I23堵住开孔I24，使连接管2内腔在径向上完全密封。连接管2的前端上设有外螺纹，后端口内设有内螺纹。

连接管2的数量根据封孔长度的实际需要灵活选定，可只用一个连接管2，直接与过滤管1和转接管3相连，也可依次连接两个以上连接管2，以加长整个封孔器，满足封孔长度要求。当连接管2有两个以上时，连接管2的后端口内设置限位板25，限位板25抵住相邻连接管2前端口内的第一调节阀21以使其在初始状态下处于打开状态；限位板25上设有与所在连接管2内腔相通的过孔，以便封孔液和瓦斯流通。

如图3所示，第一调节阀21包括设有第一介质通道216的第一阀体211和活动设于第一阀体211内的第一阀芯213；第一阀芯213具有第一阀杆2131和设于第一阀杆2131上的第一凸台2132，第一阀体211内设有第一挡肩2111；第一凸台2132上设有第一外锥面2133，第一挡肩2111面向第一凸台2132的一侧设有第一内锥面2112，第一外锥面2133和第一内锥面2112能够相互贴合以封堵第一介质通道216。第一阀芯213的第一阀杆2131靠近过滤管1的一端与和第一阀体211一体构造的第一固定座214相连，另一端通过滑动安装在第一阀体211内的第一滑动座215相连；第一滑动座215上设有与第一介质通道216相通的第一透孔217。第一阀杆2131的两端还分别设有第一弹性件212，本实施例中，第一弹性件212采用弹簧；初始状态下，第一外锥面2133不与第一内锥面2112相接触以使第一介质通道216处于打开状态；封孔时，第一阀芯213在封孔液压力下沿封孔液流向移动，进而第一外锥面2133与第一内锥面2112相贴合以使第一介质通道216关闭，封闭过滤管1段内部通道，便于连接管2及至水辫4段内部通道保压；瓦斯抽放时，第一外锥面2133不与第一内锥面2112相接触以使第一介质通道216再次处于打开状态。

如图4所示，转接管3的后端口内设置有用于控制其通断的第二调节阀35；转接管3的外壁上间隔粘接多个发泡剂套II32，转接管3的外壁上对应发泡剂套II32设有环形槽，环形槽与发泡剂套II32形成环状空间，该环状空间内封装固体发泡剂II33；环形槽的槽底设有与转接管3内腔相通的开孔II31。常规状态下，发泡剂套II32及固体发泡剂II33堵住开孔II31，使转接管3内腔在径向上完全密封。转接管3的前端上设有外螺纹，后端口内设有内螺纹。此外，转接管3上从第二调节阀35到相邻固体发泡剂II33之间的区段设有瓦斯排放口，瓦斯排放口内安装快换接头34，以便连接瓦斯管道。

如图5所示，第二调节阀35包括设有第二介质通道356的第二阀体351和活动设于第二阀体351内的第二阀芯353；第二阀芯353具有第二阀杆3531和设于第二阀杆3531上的第二凸台3532，第二阀体351内设有第二挡肩3511；第二凸台3532上设有第二外锥面3533，第二挡肩3511面向第二凸台3532的一侧设有第二内锥面3512，第二外锥面3533和第二内锥面3512能够相互贴合以封堵第二介质通道356。第二阀芯353的第二阀杆3531靠近水辫4的一端与滑动安装在第二阀体351内的第二滑动座355相连，第二阀杆3531的轴线与水辫4的轴线对齐，第二滑动座355与水辫4的前端面相抵，第二阀芯353与第二滑动座355联动，从而水辫4通过压迫第二滑动座355驱使第二阀芯353移动；第二阀杆3531的另一端与固定安装在第二阀体351内的第二固定座354相连，该端还设置有第二弹性件352，第二弹性件352具体采用的是弹簧；第二滑动座355和第二固定座354上设有与第二介质通道356相通的第二透孔357。封孔时，第二阀芯353在水辫4作用下沿封孔液方向移动，第二外锥面3533不与第二内锥面3512相接触以使第二介质通道356打开；瓦斯抽放时，撤去水辫4，第二阀芯353失去水辫4作用并在第二弹性件352的作用下沿瓦斯流向移动，第二外锥面3533与第二内锥面3512相贴合以使第二介质通道356关闭，确保用于瓦斯抽放的内部通道的唯一性和密封性。

如图6所示，水辫4的前端设有圆周分布的封孔液流通槽41，避免水辫4抵住第二滑动座355时堵住第二透孔357，确保封孔液顺利进入第二调节阀35。水辫4上设有两个以上的注液口，注液口安装注入管道42。钻孔时，从其中一个注入管道42注入常规钻孔用水即可；当需要封孔时，一个注入管道42注入常规钻孔用水，其余注入管道42注入其他介质，即可混合形成水基封孔液。水辫4上同时存在两个以上注液口，便于封孔液的兑制，调制不同的封孔液。水辫4的前端还设有外螺纹，以与转接管3后端口内的内螺纹配合连接。

本实施例中，过滤管1、连接管2、转接管3和水辫4的外径尺寸与钻杆的外径尺寸匹配，且能够与钻机连接，该钻杆式封孔器的工作原理是：

钻机基本要求：水辫4已经安装完毕，转接管3能够顺利通过钻机夹持器。

(1)过滤管1放置于钻机夹持器中；

(2)第一根连接管2放置于钻机动力头与夹持器之间；

(3)按需求加接多根连接管2；

(4)连接管2加接完毕后，加接转接管3；

(5)根据需求，在水辫4相应的注入管道42处连通相应的封孔介质，以便兑制封孔液；

(6)加注封孔液：缓慢向内部通道注入封孔液，封孔液压力低于第一调节阀21的关闭设定值，此时与过滤管1相连的连接管2的第一调节阀21导通，其余连接管2的第一调节阀21在相邻连接管2内限位板25的作用下，处于打开状态；

(7)待封孔液充满连接管2后，加大封孔液压力，直至达到连接管2内第一调节阀21的关闭设定值；

(8)与过滤管1相连的连接管2内的第一调节阀21关闭；

(9)继续加大封孔液压力，发泡剂套I22和发泡剂套II32破裂，封孔液从开孔I24和开孔II31进入封孔器外壁与煤孔内壁之间的空间，固体发泡剂I23和固体发泡剂II33遇封孔液而发泡膨胀，塞满封孔器外壁与煤孔内壁之间的空间，完成封孔；发泡凝结完毕后，发泡物不得透气，确保气密性；为避免发泡后发泡物流向连接管2、转接管3内，开孔I24、开孔II31具有足够的长径比或设置单向装置，阻止发泡物倒流；

(10)封孔液的清除：当煤孔处于非水平状态时，下行孔时，缓慢旋出水辫4，封孔液压力降低，与过滤管1相连的连接管2内的第一调节阀21打开，封孔液经过滤管1上小孔11流入煤孔；当处于上行孔时，封孔液顺着水辫4的旋松而自动溢流；

(11)瓦斯通道形成：水辫4缓慢旋出，当旋出到一定位置后，转接管3内第二调节阀35失去水辫4作用而关闭，从而过滤管1至转接管3的内部通道构成瓦斯通道，用于瓦斯抽放；

(12)瓦斯抽放：通过转接管3的快换接头34插入外界瓦斯管道，瓦斯经过滤管1上小孔11抽入内部通道，沿内部通道流向瓦斯排放口，从而完成瓦斯的抽放。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.钻杆式封孔器，其特征在于：包括依次前后连接的过滤管、连接管、转接管和水辫，其各自的内腔形成内部通道；过滤管、连接管、转接管和水辫的外径尺寸与钻杆的外径尺寸匹配，且能够与钻机连接；所述过滤管的前端口封闭，过滤管上分布有若干与其内腔相通的小孔；连接管的前端口内设置有用于控制其通断的第一调节阀，转接管的后端口内设置有用于控制其通断的第二调节阀，连接管和转接管上分别通过套设于其上的发泡剂套封装有固体发泡剂，且对应固体发泡剂设有与其内腔连通的开孔；转接管上从第二调节阀到相邻固体发泡剂之间的区段设有瓦斯排放口；水辫上设有两个以上的注液口，水辫的前端抵住第二调节阀，并且其前端设有封孔液流通槽；

封孔时，通过水辫向内部通道注入封孔液，第二调节阀受水辫作用而打开，第一调节阀受内部通道中封孔液压力达关闭设定值时而关闭，发泡剂套受继续加大的封孔液压力而破裂，封孔液与固体发泡剂混合，固体发泡剂膨胀，塞满封孔器外壁与煤孔内壁之间的空间，完成封孔；瓦斯抽放时，撤去水辫，通过过滤管上分布的小孔向内部通道抽入瓦斯，瓦斯流向与封孔液流向相反，第二调节阀失去水辫作用而关闭，第一调节阀处于打开状态。

2.根据权利要求1所述的钻杆式封孔器，其特征在于：所述第一调节阀包括设有第一介质通道的第一阀体和活动设于第一阀体内的第一阀芯，第一阀芯的两端分别设有第一弹性件；初始状态下，第一阀芯不与第一介质通道相接触以使第一介质通道处于打开状态；封孔时，第一阀芯在封孔液压力下沿封孔液流向移动，与第一介质通道相接触以使其关闭；瓦斯抽放时，第一阀芯不与第一介质通道相接触以使第一介质通道再次处于打开状态。

3.根据权利要求2所述的钻杆式封孔器，其特征在于：所述第一阀芯具有第一阀杆和设于第一阀杆上的第一凸台，第一阀体内设有第一挡肩；第一凸台上设有第一外锥面，第一挡肩面向第一凸台的一侧设有第一内锥面，第一外锥面和第一内锥面能够相互贴合以封堵第一介质通道。

4.根据权利要求2所述的钻杆式封孔器，其特征在于：所述第一阀芯靠近过滤管的一端与和第一阀体一体构造的第一固定座相连，另一端通过滑动安装在第一阀体内的第一滑动座相连；第一滑动座上设有与第一介质通道相通的第一透孔。

5.根据权利要求1所述的钻杆式封孔器，其特征在于：所述第二调节阀包括设有第二介质通道的第二阀体和活动设于第二阀体内的第二阀芯，第二阀芯靠近水辫的一端与水辫相抵，另一端设置有第二弹性件；封孔时，第二阀芯在水辫作用下沿封孔液方向移动，不与第二介质通道相接触以使其打开；瓦斯抽放时，第二阀芯失去水辫作用并在第二弹性件的作用下沿瓦斯流向移动，与第二介质通道相接触以使其关闭。

6.根据权利要求5所述的钻杆式封孔器，其特征在于：所述第二阀芯具有第二阀杆和设于第二阀杆上的第二凸台，第二阀体内设有第二挡肩；第二凸台上设有第二外锥面，第二挡肩面向第二凸台的一侧设有第二内锥面，第二外锥面和第二内锥面能够相互贴合以封堵第二介质通道。

7.根据权利要求5所述的钻杆式封孔器，其特征在于：所述第二阀芯靠近水辫的一端与滑动安装在第二阀体内的第二滑动座相连，另一端与固定安装在第二阀体内的第二固定座相连；第二滑动座和第二固定座上设有与第二介质通道相通的第二透孔。

8.根据权利要求1所述的钻杆式封孔器，其特征在于：所述连接管有一个以上；当连接管有两个以上时，连接管的后端口内设置限位板，限位板抵住相邻连接管前端口内的第一调节阀以使其在初始状态下处于打开状态；限位板上设有与所在连接管内腔相通的过孔。

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