一種反循環(huán)鉆井工具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于鉆井采煤技術的反循環(huán)鉆井工具。它解決人工巷道開采煤礦效率低，人員及設備資產安全難以保障、正循環(huán)鉆井采煤易出現(xiàn)環(huán)空固相沉積與煤層垮塌導致卡鉆等問題。其技術方案是：定子殼體上端與上接頭絲扣連接，下端與萬向軸殼體上端絲扣連接，空心螺桿下端與萬向軸接頭絲扣連接；萬向軸總成另一端的萬向軸接頭與傳動接頭上端絲扣連接，萬向軸殼體下端與分流殼體上端絲扣連接；傳動軸上端與傳動接頭下端絲扣連接，下端與專用鉆頭絲扣連接，傳動軸殼體上端與分流殼體下端絲扣連接。一部分鉆井液從分流殼體中部通孔進入動力總成驅動空心螺桿轉動，并驅動鉆頭破煤；另一部分鉆井液從井底攜帶煤粒通過鉆頭進入鉆具中心流道。
【專利說明】一種反循環(huán)鉆井工具【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于鉆井采煤技術的反循環(huán)鉆井工具。
【背景技術】
[0002]地層深處蘊藏著豐富的煤礦資源，深部地層煤碳資源開發(fā)必然是未來能源開發(fā)的一個重要方向。現(xiàn)有的煤礦開采技術主要以人工井下巷道開發(fā)為主，最深可達2000~2500m左右，但隨著井下溫度的增加、工作環(huán)境惡劣、工作效率較低；特別是瓦斯突破、透水及巖爆事故等時有發(fā)生，嚴重危及井下工作人員的人身安全，導致礦井與設備損壞。
[0003]鉆井采煤作為深層煤碳資源開發(fā)的一種新技術，將徹底解決目前人工巷道開采存在的主要問題。鉆井采煤技術借鑒油氣鉆采的相關技術，并針對煤碳為固相的特點，設計專門的鉆井裝備與工具以滿足鉆井采煤技術的特殊要求。反循環(huán)鉆井實現(xiàn)開采的煤從鉆柱中心返回地面，鉆柱中心鉆井液流速高，相比環(huán)空的低流速更容易攜煤返回地面，能有效防止煤層坍塌導致卡鉆等事故的發(fā)生。
[0004]針對鉆井采煤技術反循環(huán)鉆井的技術要求，本發(fā)明特提供一種反循環(huán)鉆井工具。
【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是:為了滿足鉆井采煤反循環(huán)技術的要求，特提供一種反循環(huán)鉆井工具。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:一種反循環(huán)鉆井工具，是由上接頭、動力總成、萬向軸總成、傳動接頭、過濾環(huán)、橡膠套、分流殼體和傳動軸總成組成；動力總成包括定子殼體、定子襯套、空心螺桿；萬向軸總成包括萬向軸接頭、碟簧、支撐座、鋼球、換向頭、鎖緊環(huán)、密封套、萬向軸傳動桿、萬向軸殼體；傳動軸總成包括滑動軸承套、傳動軸殼體、軸承串、傳動軸；其結構特征是:動力總成的定子殼體上端與上接頭絲扣連接，下端與萬向軸總成的萬向軸殼體上端絲扣連接，空心螺桿下端與萬向軸接頭絲扣連接；萬向軸總成另一端的萬向軸接頭與傳動接頭上端絲扣連接，萬向軸殼體下端與分流殼體上端絲扣連接；傳動軸總成的傳動軸上端與傳動接頭下端絲扣連接，下端與專用鉆頭絲扣連接，傳動軸殼體上端與分流殼體下端絲扣連接；在動力總成中，定子襯套固定于定子殼體內腔，空心螺桿置入定子襯套內腔；在萬向軸總成中，萬向軸接頭內腔上下連通，內腔上部設置有臺階，中部周向均勻設置有八個半圓弧鍵槽，下部設置有絲扣，碟簧安裝在萬向軸接頭內腔臺階上，支撐座安裝在碟簧上，支撐座下端是一個半球形凹面，內腔上下連通，換向頭上端是一個半球形凸面，上部周向均勻設置有八個半球形凹面，下部設置有絲扣，內腔上下連通，將八個鋼球分別安裝在換向頭八個半球形凹面內，換向頭置入萬向軸接頭內腔，其半球形凸面與支撐座半球形凹面緊密貼合，密封套一端套在換向頭下部，另一端置入萬向軸接頭內腔，鎖緊環(huán)與萬向軸接頭絲扣連接，并壓緊密封套，萬向軸傳動桿內腔上下連通，兩端絲扣分別和兩個換向頭絲扣連接；在傳動軸總成中，傳動軸殼體和傳動軸之間安裝有滑動軸承套和軸承串；分流殼體中部周向均勻設置有4個沉頭通孔，沉頭通孔內設置有卡簧槽，過濾環(huán)是內部均勻設置過濾小孔的圓柱體，過濾環(huán)安裝在沉頭通孔臺階上，用卡簧固定，橡膠套安裝在傳動接頭臺階上，外側與分流殼體貼合。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:(I)本反循環(huán)工具實現(xiàn)反循環(huán)鉆井和攜煤；(2)根據(jù)扭矩負載變化自動調整流量分配；(3)采用螺桿驅動方式，機械效率高；(4)井下動力驅動方式，方便定向鉆進；(4)有效解決正循環(huán)鉆井時環(huán)空固相沉積及煤層垮塌導致的卡鉆等事故。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明一種反循環(huán)鉆井工具的結構示意圖；
[0009]圖中:1.上接頭，2.定子殼體，3.定子襯套，4.空心螺桿，5.動力總成，6.萬向軸接頭，7.碟簧，8.支撐座，9.鋼球，10.換向頭，11.鎖緊環(huán)，12.密封套，13.萬向軸傳動桿，14.萬向軸殼體，15.萬向軸總成，16.傳動接頭，17.過濾環(huán)，18.橡膠套，19.分流殼體，20.滑動軸承套，21.傳動軸殼體，22.軸承串，23.傳動軸，24.傳動軸總成。
【具體實施方式】
[0010]如圖1所示，本發(fā)明一種反循環(huán)鉆井工具，是由上接頭1、動力總成5、萬向軸總成15、傳動接頭16、過濾環(huán)17、橡膠套18、分流殼體19和傳動軸總成24組成；動力總成5包括定子殼體2、定子襯套3、空心螺桿4 ;萬向軸總成15包括萬向軸接頭6、碟簧7、支撐座8、鋼球9、換向頭10、鎖緊環(huán)11、密封套12、萬向軸傳動桿13、萬向軸殼體14 ;傳動軸總成24包括滑動軸承套20、傳動軸殼體21、軸承串22、傳動軸23 ;其結構特征是:動力總成5的定子殼體2上端與上接頭I絲扣連接，下端與萬向軸總成15的萬向軸殼體14上端絲扣連接，空心螺桿4下端與萬向軸接頭6絲扣連接；萬向軸總成15另一端的萬向軸接頭6與傳動接頭16上端絲扣連接,萬向軸殼體14下端與分流殼體19上端絲扣連接；傳動軸總成24的傳動軸23上端與傳動接頭16下端絲扣連接，下端與專用鉆頭絲扣連接，傳動軸殼體21上端與分流殼體19下端絲扣連接；在動力總成5中，定子襯套3固定于定子殼體2內腔,空心螺桿4置入定子襯套3內腔；在萬向軸總成15中，萬向軸接頭6內腔上下連通，內腔上部設置有臺階，中部周向均勻設置有八個半圓弧鍵槽，下部設置有絲扣，碟簧7安裝在萬向軸接頭6內腔臺階上，支撐座8安裝在碟簧7上，支撐座8下端是一個半球形凹面，內腔上下連通，換向頭10上端是一個半球形凸面，上部周向均勻設置有八個半球形凹面，下部設置有絲扣，內腔上下連通，將八個鋼球9分別安裝在換向頭10八個半球形凹面內，換向頭10置入萬向軸接頭6內腔，其半球形凸面與支撐座8半球形凹面緊密貼合，密封套12 —端套在換向頭10下部，另一端置入萬向軸接頭6內腔，鎖緊環(huán)11與萬向軸接頭6絲扣連接，并壓緊密封套12，萬向軸傳動桿13內腔上下連通，兩端絲扣分別和兩個換向頭10絲扣連接；在傳動軸總成24中，傳動軸殼體21和傳動軸23之間安裝有滑動軸承套20和軸承串22 ;分流殼體19中部周向均勻設置有四個沉頭通孔，沉頭通孔內設置有卡簧槽，過濾環(huán)17是內部均勻設置過濾小孔的圓柱體，過濾環(huán)17安裝在沉頭通孔臺階上，用卡簧固定，橡膠套18安裝在傳動接頭16臺階上,外側與分流殼體19貼合。
[0011]本發(fā)明一種反循環(huán)鉆井工具的工作原理是:下入本反循環(huán)鉆井工具至煤層，并施加一定鉆壓，從鉆柱與井壁環(huán)空泵入鉆井液，一部分鉆井液通過分流殼體19中部沉頭通孔，經過濾環(huán)17的過濾小孔進入本反循環(huán)鉆井工具內部環(huán)形流道，進入動力總成5的定子襯套3和空心螺桿4之間形成的密封腔，驅動空心螺桿4旋轉，最終驅動下部專用鉆頭旋轉對煤層進行破碎，另一部分鉆井液從井底通過專用鉆頭內腔攜帶破碎的煤粒進入本反循環(huán)鉆井工具中心流道，兩部分流體最終在動力總成5出口匯合，共同攜帶煤粒從鉆柱中心返回地面。
【權利要求】
1.一種反循環(huán)鉆井工具，是由上接頭(I)、動力總成(5)、萬向軸總成(15)、傳動接頭(16)、過濾環(huán)(17)、橡膠套(18)、分流殼體(19)和傳動軸總成(24)組成；動力總成(5)包括定子殼體(2)、定子襯套(3)、空心螺桿(4);萬向軸總成(15)包括萬向軸接頭(6)、碟簧(7)、支撐座(8)、鋼球(9)、換向頭(10)、鎖緊環(huán)(11)、密封套(12)、萬向軸傳動桿(13)、萬向軸殼體(14);傳動軸總成(24)包括滑動軸承套(20)、傳動軸殼體(21)、軸承串(22)、傳動軸(23);其特征在于:動力總成(5)的定子殼體(2)上端與上接頭(I)絲扣連接，下端與萬向軸總成(15)的萬向軸殼體(14)上端絲扣連接，空心螺桿(4)下端與萬向軸接頭(6)絲扣連接；萬向軸總成(15)另一端的萬向軸接頭(6)與傳動接頭(16)上端絲扣連接，萬向軸殼體(14)下端與分流殼體(19)上端絲扣連接；傳動軸總成(24)的傳動軸(23)上端與傳動接頭(16)下端絲扣連接，下端與專用鉆頭絲扣連接，傳動軸殼體(21)上端與分流殼體(19)下端絲扣連接；在動力總成(5)中，定子襯套(3)固定于定子殼體(2)內腔，空心螺桿(4)置入定子襯套(3)內腔；在傳動軸總成(24)中，傳動軸殼體(21)和傳動軸(23)之間安裝有滑動軸承套(20)和軸承串(22)。
2.根據(jù)權利要求1所述的反循環(huán)鉆井工具，其特征是:所述萬向軸總成(15)中，萬向軸接頭出)內腔上下連通，內腔上部設置有臺階，中部周向均勻設置有八個半圓弧鍵槽，下部設置有絲扣，碟簧(7)安裝在萬向軸接頭(6)內腔臺階上，支撐座(8)安裝在碟簧(7)上，支撐座(8)下端是一個半球形凹面，內腔上下連通，換向頭(10)上端是一個半球形凸面，上部周向均勻設置有八個半球形凹面，下部設置有絲扣，內腔上下連通，將八個鋼球(9)分別安裝在換向頭(10)八個半球形凹面內，換向頭(10)置入萬向軸接頭(6)內腔,其半球形凸面與支撐座(8)半球形凹面緊密貼合，密封套(12) —端套在換向頭(10)下部，另一端置入萬向軸接頭出)內腔，鎖緊環(huán)(11)與萬向軸接頭(6)絲扣連接，并壓緊密封套(12)，萬向軸傳動桿(13)內腔上下連通，兩端絲扣分別和兩個換向頭(10)絲扣連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的反循環(huán)鉆井工具，其特征是:所述分流殼體(19)中部周向均勻設置有四個沉頭通孔，沉頭通孔內設置有卡簧槽，過濾環(huán)(17)是內部均勻設置過濾小孔的圓柱體，過濾環(huán)(17)安裝在沉頭通孔臺階上，用卡簧固定，橡膠套(18)安裝在傳動接頭 (16)臺階上，外側與分流殼體(19)貼合。
【文檔編號】E21B4/02GK103982134SQ201410228385
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權日:2014年5月28日
【發(fā)明者】梁政, 趙勇, 鄧雄, 葉哲偉 申請人:西南石油大學