[實用新型]用于軟煤巖降阻散熱仿生鉆桿

有效

• 申請號: 201620017934.0
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN205330554U
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 王永龍;孫玉寧;王振鋒;宋維賓
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

技術領域

本實用新型屬于軟弱煤巖層鉆探工程技術領域，具體涉及一種用于軟煤巖降阻散熱仿生鉆桿。

背景技術

目前，軟弱煤巖層鉆孔施工是鉆探工程技術領域一項難題。軟弱煤巖層鉆進過程中，由于鉆孔變形破壞嚴重，鉆進阻力大、排渣困難，致使鉆孔深度淺、鉆進效率低，同時鉆進過程中卡鉆、斷鉆等鉆孔事故頻發。特別是軟煤層鉆孔施工，由于煤體強度低，受地應力、瓦斯壓力、構造應力等因素作用，鉆孔收縮比變形極為嚴重，鉆進過程中，鉆桿處于被煤渣完全包裹狀態，鉆進阻力大，卡鉆現象嚴重，我國多個礦區已發生多起鉆孔瓦斯燃燒、鉆孔CO中毒事故。例如，河南豫北、豫西煤田很多礦井煤層為軟煤層，煤層以Ⅲ類碎粒煤（煤堅固性系數f=0.25~0.5）和Ⅳ類糜棱煤（f<0.3）為主，很多區域的鉆孔施工深度不足20m，致使煤層中形成抽采盲區，其結果嚴重影響煤層瓦斯抽采效率，同時影響煤礦安全高效開采，給煤礦生產帶來了嚴重的經濟損失。針對軟煤層鉆進難題，發展了一系列新型鉆具，專利名稱為“突出煤層扒孔降溫鉆具及其鉆進方法”（ZL200610111830.7）、“用于瓦斯抽采鉆孔施工的低螺旋耐磨鉆桿及其加工工藝”（ZL200810049974.3）、“非對稱異型截面鉆桿”（ZL200910064223.3）、“異型多棱刻槽鉆桿”（ZL200910064973.0）都取到了較好的鉆進效果，一定程度上推進了我國軟煤巖鉆探工程技術水平的提高。由于我國煤層地質條件復雜多變，軟煤層鉆孔施工仍然是制約煤層瓦斯抽采效率的重要難題。

實用新型內容

本實用新型為了解決現有技術中的不足之處，提供一種用于軟煤巖降阻散熱仿生鉆桿,解決常規鉆具鉆進阻力大、鉆孔深度淺、鉆進效率低、鉆孔事故多的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：用于軟煤巖降阻散熱仿生鉆桿，包括同軸向順次連接的凹連接件、桿體和凸連接件，凹連接件、桿體和凸連接件內部沿軸向方向具有貫通的空腔，桿體、凸連接件及凹連接件的外圓周表面或者桿體及凸連接件的外圓周表面或者桿體及凹連接件的外圓周表面或者桿體的外圓周表面均勻設置有仿生結構，仿生結構為凹槽和/或凸起。

相鄰的兩個凹槽、相鄰的兩個凸起或者相鄰的凹槽及凸起之間的距離為10mm～80mm。

凹槽的深度為0mm～5mm。

凸起的高度為0mm～15mm。

采用上述技術方案，本實用新型是根據軟煤巖降阻散熱仿生鉆進方法而設計的，用于軟煤巖降阻散熱仿生鉆進方法，包括以下步驟；

①.在待施工地點取煤樣或巖樣，通過實驗室試驗、理論計算評估鉆孔收縮比d_c；鉆孔收縮比d_c為鉆孔孔壁變形最大位移u_p與鉆孔未收縮時半徑r的比值；

②.根據施工地點軟煤巖的鉆孔收縮比d_c設計鉆桿旋轉外徑d₁，當鉆孔收縮比0≤d_c≤20%時，鉆桿旋轉外徑d₁設計為1.5r（1-d_c）～1.8r（1-d_c）；當鉆孔收縮比20%＜d_c≤40%時，鉆桿旋轉外徑d₁設計為1.7r（1-d_c）～2.1r（1-d_c）；當鉆孔收縮比40%＜d_c≤60%時，鉆桿旋轉外徑d₁設計為1.8r（1-d_c）～2.5r（1-d_c）；當鉆孔收縮比d_c>60%時，鉆桿旋轉外徑d₁設計為1.9r（1-d_c）～1.8r；