一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆制造技术

本发明专利技术公开一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆，钻杆杆体由外管和内管组合而成，在钻杆杆体的圆周形成多条轴向供流通道，在钻杆杆体的中心形成圆通径内排渣通道；钻杆杆体的外管外表面设置有螺旋凹槽或轴向凹槽或平面，在螺旋凹槽、轴向凹槽、平面内设置有与内排渣通道连通且避开供流通道的泄渣筛孔。该发明专利技术所述的钻杆为圆周供流的内排渣通道钻杆，钻杆直径可接近钻头的直径，钻杆具有护孔卸压作用，可以用于突出煤层的常规钻进和无缆定向钻进，若在钻杆的内管轴心安装通缆管及其内置通讯电缆，也可以用于通缆定向钻进。也可以用于通缆定向钻进。也可以用于通缆定向钻进。

【技术实现步骤摘要】
一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆


[0001]本专利技术涉及煤矿瓦斯抽采钻孔钻进
，特别涉及一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆，用于钻孔塌孔严重的松软突出煤层瓦斯抽采钻孔的施工，该钻杆也可用作无缆定向钻进，使定向钻进技术适应于突出煤层的直孔钻进。

技术介绍

[0002]现行突出煤层本煤层瓦斯抽采钻孔施工所用的钻杆多为刻槽钻杆、肋骨钻杆、三棱刻槽钻杆和三棱钻杆，其中前三种钻杆的专利申请人为本申请人，即河南理工大学，专利号分别为ZL200610111830.7，ZL200920088879.4，ZL200910064973.0。这些钻杆的共同特点是采用风流、水流或风水联动排渣，钻杆外表与钻孔壁之间的环状空间为排渣通道，由于排渣通道在钻杆之外，称之为外排渣通道。现行松软突出煤层钻进所用的钻杆存在三个有待解决的问题：一是打钻喷孔，由于突出煤层打钻的过程中普遍发生孔内煤炮等动力现象，钻孔壁极易崩落坍塌，导致外排渣通道间歇性堵塞，外排渣通道的间歇性堵塞和疏通会导致喷孔瓦斯超限，不完全统计，突出矿井打钻喷孔导致的瓦斯超限占总瓦斯超限次数的60%至80%；二是钻孔偏斜严重，由于外排渣通道需要有足够几何空间，钻杆的直径比钻头的直径小20mm至50mm，百米钻孔的偏斜距离高达15m至20m，钻孔过早上漂至煤层顶板或下潜至煤层底板，而钻孔扶正器又不能在松软煤层中使用；三是打钻深度受限，由于钻孔塌孔、外排渣通道堵塞和钻孔偏斜、钻孔见顶见底等因素导致钻孔深度受限。
[0003]大量的工程案例表明，现行的定向钻进技术难以适应松软突出煤层的钻进，原因是定向钻进的排渣通道也是钻杆外表与钻孔壁之间的环状空间，这个外排渣通道极易坍塌堵塞，极易造成压钻和丢失孔底马达的事故。
[0004]本申请人2013年之后相继提出了护孔卸压的钻进理念并设计了若干双通道筛孔钻杆，专利号分别为ZL201310568692.5，ZL201810488587.3，ZL201810488034.8，排渣通道均为内排渣通道，未能工程应用的原因有两个：一是孔外封闭排渣技术方案尚未形成，即内排渣通道的煤渣怎么从钻杆内部排出，没有形成技术方案；二是实验室试验发现，钻杆外表的筛孔设计不当，会引起内排渣通道的堵塞，筛孔几何尺寸必须与内排渣通道的几何尺寸相匹配，筛孔的几何尺寸不得大于排渣通道几何尺寸的三分之一，否则内排渣通道必然发生堵塞，内排渣通道堵塞的无法处理，将会导致压钻、丢钻等打钻事故。除此之外，上述双通道筛孔钻杆的供风供水通道位于钻杆的中心部，排渣通道为环状排渣通道，这样带来三个不利因素：第一，由于圆孔直径远大于环孔环厚，环状排渣通道的最小几何尺寸将成倍减小，筛孔进渣口尺寸也将成倍减小，泄渣筛孔过小将影响泄渣卸压效率，增大钻杆被抱死的概率；第二，中心供流通道必须依靠支撑装置将供流通道控制在钻杆的中心部位，支撑装置的支腿对排渣通道的煤渣运移具有阻挡作用，对内排渣通道的排渣不利，并增加内排渣通道堵塞的概率；第三，松软突出煤层，提钻之后钻孔很容易塌孔阻塞，导致抽采效果的下降，很多矿区需要实施提钻时通过钻杆中心的通孔向钻孔内下护孔筛管，若采用中心供流的筛孔钻杆，由于中心供流通道和支撑装置的阻碍，在提钻时无法给钻孔下护孔筛管。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术存在的问题，第一，针对现有突出煤层常规钻进存在的问题，提供一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆，旨在解决突出煤层常规钻进的打钻喷孔问题，提高钻孔直度、钻孔深度和成孔质量，其内排渣通道为圆通径，克服中心供流环通径内排渣筛孔钻杆存在的不能下护孔筛管的弊端和其它结构弊端；第二，针对现有定向钻进技术难以适应于突出煤层的现状，提供了一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆，使定向钻进技术能够适应于松软突出煤层的钻进。
[0006]为达到上述目的所采取的技术方案是：一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆，包括钻杆杆体，所述钻杆杆体的圆周截面内平行轴向设置有多条为打钻提供风流或水流的供流通道，钻杆杆体的中心设有为打钻提供排渣的圆通径的内排渣通道，所述钻杆杆体的外表面沿径向且避开供流通道设置有泄渣筛孔，泄渣筛孔与内排渣通道连通。
[0007]所述钻杆杆体包括配合安装的外管和内管。
[0008]进一步， 所述外管的内孔形状为圆形或凹凸齿轮形，外管的外表为圆形，所述外管两端或与外管摩擦焊形成的接头的两端设有公扣和母扣。
[0009]进一步，所述内管的外表形状为圆形或凹凸齿轮形，内管内孔形状为圆形，内管的内孔为内排渣通道。
[0010]进一步， 所述外管和内管同轴紧贴密封配合，且配合安装处形成多条供流通道，所述内孔形状为圆形的外管与外表形状为凹凸齿轮形的内管同轴紧贴密封配合；或者内孔形状为凹凸齿轮形的外管与外表形状为圆形的内管同轴紧贴密封配合；或者内孔形状为凹凸齿轮形的外管的凸齿圆弧面与外表形状为圆形的凹凸齿轮形的凸齿圆弧面一一对应紧贴配合。
[0011]进一步，所述内管为多孔内管，多孔内管的横截面内圆周间隔布置有多个轴向贯通的供流孔，多个供流孔形成多条供流通道，内孔形状为圆形的外管与外表形状为圆形的多孔内管同轴紧贴密封配合，或者内孔形状为凹凸齿轮形的外管的凹槽与外表形状为凹凸齿轮形的多孔内管的凸齿面配合安装；多孔内管的轴向中心圆孔为圆通径的内排渣通道，多孔内管的材质为双抗耐磨工程塑料、防火花铝材等能够加工多孔管的材料；为了改善多孔内管成型装配工艺、减轻钻杆重量以及使钻杆满足煤矿井下抗静电、阻燃、防火花、耐磨损等条件，多孔内管也可以为装配组合式结构，即一种或多种材料通过焊接、胶粘、紧配合等方式装配组合成多孔内管，多孔内管也可以为浇筑组合式结构，即通过浇筑法浇筑固化成多孔内管，也可以在多孔内管内表面喷涂耐磨材料或镶套薄壁管材来提高钻杆的使用性能，多孔内管成型方式、组合结构和特殊处理工艺的这些变化也在本专利的保护范围。
[0012]进一步， 所述内管为组合内管，组合内管包括多根细管和细管两端配合插装的支撑环，多根细管靠近外管内壁间隔布置，形成多条供流通道；针对外管的内孔形状为圆形或凹凸齿轮形，多根细管在内孔形状为圆形的外管内壁圆周间隔布置，或者细管置入内孔形状为凹凸齿轮形的外管的凹槽内，所述细管外壁与外管内壁形成内排渣通道。组合内管还有另外两种组合安装方式，一是在外管两端摩擦焊接头上加工出与多根细管搭接的同轴通孔，利用两个摩擦焊接头作为多根细管的支撑；二是在外管一端摩擦焊接头上加工出与多根细管搭接的通孔作为多根细管一端的支撑，另一端通过支撑环支撑。
[0013]进一步， 所述钻杆杆体沿径向布置有多个避开供流通道的泄渣筛孔，泄渣筛孔连通内排渣通道，泄渣筛孔为圆孔、变径圆孔或子母组合孔，泄渣筛孔的进渣口孔径小于内排渣通道最小通径尺寸的三分之一，来自钻孔壁的煤渣通过泄渣筛孔进入内排渣通道。泄渣筛孔的中心线指向钻杆横截面圆心或偏向钻杆的旋转方向。
[0014]进一步，为增强钻杆的泄渣能力和碎渣能力，所述钻杆杆体外管表面设置多条螺旋凹槽或轴向凹槽或轴向平面或者这些方式的组合，泄渣筛孔布置在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆，其特征在于，包括钻杆杆体，所述钻杆杆体的圆周截面内平行轴向设置有多条为打钻提供风流或水流的供流通道，钻杆杆体的中心设有为打钻提供排渣的圆通径的内排渣通道，所述钻杆杆体的外表面沿径向且避开供流通道设置有泄渣筛孔，泄渣筛孔与内排渣通道连通；所述钻杆杆体包括配合安装的外管和内管。2. 根据权利要求1所述的一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆，其特征在于， 所述外管内孔形状为圆形或凹凸齿轮形，所述外管两端或与外管摩擦焊形成的接头的两端设有公扣和母扣。3.根据权利要求2所述的一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆，其特征在于，所述内管的外表形状为圆形或凹凸齿轮形，内管的内孔为内排渣通道。4.根据权利要求3所述的一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆，其特征在于，所述外管和内管同轴紧贴密封配合，形成多条供流通道，所述内孔形状为圆形的外管与外表形状为凹凸齿轮形的内管同轴紧贴密封配合；或者内孔形状为凹凸齿轮形的外管与外表形状为圆形的内管同轴紧贴密封配合；或者内孔形状为凹凸齿轮形的外管的凸齿圆弧面与外表形状为凹凸齿轮形的内管的凸齿圆弧面一一对应紧贴配合。5.根据权利要求3所述的一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆，其特征在于，所述内管为多孔内管，多孔内管的横截面内圆周间隔布置有多个轴向贯通的供流孔，多个供流孔形成多条供流通道，内孔形状为圆形的外管与外表形状为圆形的多孔内管同轴紧贴密封配合，或者内孔形状为凹凸齿轮形的外管的凹槽与外表形状为凹凸齿轮形的多孔内管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉宁，丁立培，李延河，张海庆，王永龙，宋维宾，孙志东，王志明，裴刚，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
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