[實(shí)用新型]一種異型截面刻槽雙通道多級(jí)推動(dòng)排渣鉆桿

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201922186495.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN212177207U
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙耀耀;崔冬雪;李文睿;趙壯壯;李翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): E21F7/00
• 分類號(hào): E21F7/00;E21B17/22;E21B21/00
• 代理公司: 鄭州銀河專利代理有限公司 41158
• 代理人: 周游

本發(fā)明涉及一種異型截面刻槽雙通道多級(jí)推動(dòng)排渣鉆桿，包括桿體、注流管、固定裝置、出流管，桿體外表面設(shè)四條導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽橫斷面為“L”字型結(jié)構(gòu)，注流管嵌于桿體內(nèi)并通過若干固定裝置與桿體側(cè)壁內(nèi)表面連接，出流管環(huán)繞桿體軸線均布，其兩端分別與桿體、注流管連接，且出流管對(duì)應(yīng)的注流管管壁上設(shè)流入口，對(duì)應(yīng)的桿體外側(cè)面設(shè)流出口，注流管通過出流管與桿體外側(cè)連通；其使用方法包括設(shè)備組裝及鉆探作業(yè)等兩個(gè)步驟。本發(fā)明極大的提高了鉆桿的排渣能力，降低了鉆桿工作時(shí)卡鉆、抱鉆或斷鉆的概率，具有排渣效果好、鉆進(jìn)深、鉆孔殘?jiān)佟⑸嵝Ч玫葍?yōu)勢(shì)，適用于松軟煤層、高應(yīng)力煤層的鉆進(jìn)，值得在煤礦企業(yè)推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種異型截面刻槽雙通道多級(jí)推動(dòng)排渣鉆桿，屬鉆探機(jī)械裝備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

瓦斯是威脅煤礦安全生產(chǎn)的主要因素之一，井下鉆孔法抽采瓦斯是全國大多數(shù)礦井治理瓦斯的主要手段。在瓦斯抽采鉆孔鉆進(jìn)過程中，鉆桿卡鉆、抱鉆、斷鉆的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，鉆孔鉆進(jìn)存在鉆進(jìn)深度淺、鉆進(jìn)效率低、鉆進(jìn)成本高、成孔率低等問題。鉆桿的排渣能力弱是導(dǎo)致上述現(xiàn)象和問題的主要原因之一。

隨著煤礦科技的發(fā)展以及機(jī)械化和自動(dòng)化的普及，許多專家和學(xué)者在煤礦瓦斯抽采鉆孔鉆進(jìn)機(jī)具方面有大量的研究成果。之前，井下普遍使用的光面鉆桿在煤層鉆進(jìn)中已被逐漸替代。目前，國內(nèi)煤礦井下鉆進(jìn)采用的鉆桿主要包括：刻槽鉆桿、刻槽鉆桿和三棱鉆桿。其中，刻槽鉆桿相對(duì)比傳統(tǒng)的光面鉆桿在排渣方面得到了一定的提高，但排渣能力仍舊有限，在鉆井過程中，鉆渣易在“鉆穴”處停留堵塞，隨著鉆渣在該處的集聚，極易出現(xiàn)鉆桿卡鉆、抱鉆、斷鉆甚至出現(xiàn)鉆桿過熱、斷鉆等現(xiàn)象。刻槽鉆桿和光面鉆桿均屬于單束流體外排渣類鉆桿，即在孔口處，沿鉆桿的內(nèi)部注入一束帶壓流體，該流體由鉆桿經(jīng)鉆頭出流口進(jìn)入孔底，攜帶鉆渣，經(jīng)桿體外壁與鉆孔壁之間的環(huán)形排渣通道將鉆渣排出孔外。其排渣原理具有單位長度鉆孔內(nèi)的排渣量由孔底向孔口遞增，但排渣能力由孔底向孔口遞減的規(guī)律。刻槽鉆桿相對(duì)于光面鉆桿是通過在桿體外表面的布置螺旋刻槽使其排渣原理在單束流體外排渣的基礎(chǔ)上增添了機(jī)械輔助排渣和散熱的效果，雖排渣能力相對(duì)提高，排渣效果相對(duì)改善，但在其排渣原理上并未實(shí)現(xiàn)真正意義的突破，在應(yīng)用中仍存在卡鉆、斷鉆問題，排渣效果有待進(jìn)一步提高。

所以，為更好得解決鉆桿排渣能力弱導(dǎo)致的鉆桿卡鉆、抱鉆、斷鉆問題，需在鉆桿的排渣原理方面上進(jìn)行突破或改進(jìn)，開發(fā)一種排渣能力強(qiáng)的鉆桿。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題是針對(duì)鉆桿排渣能力弱的問題，結(jié)合刻槽鉆桿和光面鉆桿在實(shí)際運(yùn)用中的不足，基于多束流體多級(jí)推動(dòng)外排渣原理，提供一種異型截面刻槽雙通道多級(jí)推動(dòng)排渣鉆桿。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種異型截面刻槽雙通道多級(jí)推動(dòng)排渣鉆桿，包括桿體、注流管、固定裝置、出流管，其中所述桿體為空心圓柱管狀結(jié)構(gòu)，其外表面設(shè)四條環(huán)繞桿體軸線均布并與桿體軸線平行分布的導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽橫斷面為“L”字型結(jié)構(gòu)，桿體前端面與設(shè)桿體連接公口，后端面設(shè)桿體連接母口，注流管嵌于桿體內(nèi)并與桿體同軸分布，并通過若干固定裝置與桿體側(cè)壁內(nèi)表面連接，且桿體、注流管間構(gòu)成導(dǎo)流通道，其中注流管前端面設(shè)插接口，并與桿體前端面間間距為0—50毫米，后端面設(shè)套口，并與桿體后端面間間距為0—50毫米，出流管共3—6條，環(huán)繞桿體軸線均布，其兩端分別與桿體、注流管連接，且出流管對(duì)應(yīng)的注流管管壁上設(shè)流入口，對(duì)應(yīng)的桿體外側(cè)面設(shè)流出口，注流管通過出流管與桿體外側(cè)連通。

進(jìn)一步的，所述桿體內(nèi)徑為注流管外徑的1.3—2.5倍，且桿體前端面和后端面的桿體連接公口和桿體連接母口及注流管前端面和后端面的插接口及套口的軸向斷面均為等腰梯形結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)流槽包括底面和側(cè)面，所述底面與側(cè)面連接并構(gòu)成橫斷面呈“L”字型槽狀結(jié)構(gòu)，且底面與側(cè)面間呈90°—135°夾角，其中側(cè)面高度為5—20毫米，底面寬度為為5—50毫米。