用于軟硬復合煤層鉆進間隔變徑螺旋鉆桿的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于軟硬復合煤層鉆進間隔變徑螺旋鉆桿，包括高螺旋葉片、低螺旋葉片、鉆桿體，高螺旋葉片高度高于低螺旋葉片高度，因葉片高度不同，鉆桿最大外徑切線沿軸向形成周期性高低起伏狀態(tài)。本實用新型依靠螺旋葉片高差形成的間隔高低起伏式排渣空間，使鉆屑運移處于不斷波動狀態(tài)，不易堆積，減少了常規(guī)螺旋鉆桿葉片之間堆積堵塞發(fā)生的概率；同時，可在高螺旋葉片上設(shè)置通氣孔，實現(xiàn)壓風鉆進，擴展了鉆桿的功能。本實用新型設(shè)計新穎，通過鉆桿截面形狀的創(chuàng)新，改變了鉆孔內(nèi)排渣空間特征，提高了排渣效率，克服了常規(guī)螺旋鉆桿鉆進深度淺、鉆進效率低及鉆孔事故頻發(fā)等問題，尤其適應(yīng)于堅固性系數(shù)0.5<f≤1的軟硬復合煤層。
【專利說明】用于軟硬復合煤層鉆進間隔變徑螺旋鉆桿

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于煤礦復雜條件煤層鉆探工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于軟硬復合煤層鉆進間隔變徑螺旋鉆桿。

【背景技術(shù)】
[0002]瓦斯抽采是保障瓦斯礦井安全開采、實現(xiàn)瓦斯綜合利用的前提。受煤層地質(zhì)條件及現(xiàn)有鉆孔施工技術(shù)限制，復雜條件煤層鉆進技術(shù)是國內(nèi)外公認的難題。由于我國很多礦區(qū)煤層為典型的軟硬復合煤層，相比強度很低的松軟煤層，盡管鉆孔的穩(wěn)定性有所改善，但受地應(yīng)力、瓦斯壓力、構(gòu)造應(yīng)力及鉆桿擾動作用等因素影響，局部鉆孔容易形成“鉆穴”，致使鉆孔堵塞，很多鉆孔難以達到設(shè)計深度。當前，圓鉆桿與螺旋鉆桿是最為常用的鉆桿，兩種鉆桿在實際應(yīng)用中存在著諸多問題。圓鉆桿以流體為排渣動力源，在條件較好的煤層實現(xiàn)效果較好，在軟硬復合煤層施工鉆孔時，鉆進深度淺，鉆進效率低；相比圓鉆桿，應(yīng)用螺旋鉆桿，煤塵小，但應(yīng)用于硬復合煤層鉆進時，鉆孔的排渣效率低，鉆機動力損耗大，卡鉆、吸鉆及斷鉆現(xiàn)象頻繁，應(yīng)用效果較差。因此，有必要開發(fā)一種新型鉆桿，解決常規(guī)鉆具在軟硬復合煤層鉆孔施工中存在的技術(shù)問題。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，結(jié)合現(xiàn)有螺旋鉆桿在使用中存的問題，通過鉆桿截面形狀的創(chuàng)新，改變了鉆孔內(nèi)排渣空間和鉆屑的運移特征，提高了鉆桿的排渣效率，有利于克服常規(guī)螺旋鉆桿鉆進深度淺、鉆進效率低及鉆孔事故頻發(fā)等技術(shù)問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:用于軟硬復合煤層鉆進間隔變徑螺旋鉆桿，包括高螺旋葉片、低螺旋葉片、鉆桿體，所述高螺旋葉片、低螺旋葉片固定在在鉆桿體上。
[0005]所述的高螺旋葉片，其葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計為無通氣孔或設(shè)置通氣孔兩種方式。
[0006]所述的低螺旋葉片，其葉片高度低于高螺旋葉片高度，高螺旋葉片高度為低螺旋葉片高度的2?10倍。
[0007]所述的鉆桿體由凹接頭、中間桿體、凸接頭組成，凹接頭和凸接頭連接于中間桿體的兩端，凹接頭和凸接頭設(shè)計為螺紋連接或插接式連接。
[0008]采用上述結(jié)構(gòu)，通過改變螺旋葉片結(jié)構(gòu)，調(diào)整高螺旋葉片、低螺旋葉片的高度比，是否在高螺旋葉片上設(shè)置通氣孔，將鉆桿體設(shè)計為中空結(jié)構(gòu)或?qū)嵭窘Y(jié)構(gòu)，從而改變鉆桿的排渣方式，形成不同類型鉆桿。通過在鉆桿體上設(shè)置葉片高度不同的螺旋葉片，鉆桿最大外徑切線沿軸向形成周期性高低起伏狀態(tài)。鉆進過程中，鉆孔中鉆桿周邊形成間隔高低起伏式排渣空間，使鉆屑運移處于不斷波動狀態(tài)，不易堆積，減少了常規(guī)螺旋鉆桿葉片之間堆積堵塞發(fā)生的概率。將鉆桿體設(shè)計為中空結(jié)構(gòu)，并在高螺旋葉片上設(shè)置通氣孔，可實現(xiàn)壓風鉆進，擴展了鉆桿的功能?？梢?，本實用新型用于軟硬復合煤層鉆進間隔變徑螺旋鉆桿，通過鉆桿截面形狀的創(chuàng)新，改變了鉆孔內(nèi)排渣空間特征，提高了排渣效率，克服了常規(guī)螺旋鉆桿鉆進深度淺、鉆進效率低及鉆孔事故頻發(fā)等問題，尤其適應(yīng)于堅固性系數(shù)0.5<f^l的軟硬復合煤層，有利于提高軟煤巖鉆孔深度，提高鉆進及成孔率，值得在煤礦企業(yè)推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是圖1的左視圖；
[0011]圖3是本實用新型實施時排渣原理示意圖；
[0012]圖4是本實用新型實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖5是圖4的左視圖；
[0014]圖6是本實用新型實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖7是本實用新型實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0016]實施例一:如圖1、圖2所示，本實用新型的用于軟硬復合煤層鉆進間隔變徑螺旋鉆桿，包括高螺旋葉片1、低螺旋葉片2、鉆桿體3，所述高螺旋葉片1、低螺旋葉片2固定在在鉆桿體3上。高螺旋葉片1，其葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計為無通氣孔4或設(shè)置通氣孔4兩種方式。低螺旋葉片2，其葉片高度低于高螺旋葉片I高度，高螺旋葉片I高度為低螺旋葉片2高度的2^10倍。鉆桿體3由凹接頭7、中間桿體6、凸接頭5組成，凹接頭7和凸接頭5連接于中間桿體6的兩端，凹接頭7和凸接頭5設(shè)計為螺紋連接或插接式連接。
[0017]下面介紹一下本實用新型實施例一用于軟硬復合煤層鉆進間隔變徑螺旋鉆桿鉆進原理:
[0018]常規(guī)螺旋鉆桿是通過螺旋葉片旋轉(zhuǎn)形成的摩擦力將鉆屑排出孔外，其動力源來自于鉆機。常規(guī)螺旋鉆桿應(yīng)用于復雜條件煤層鉆進，鉆孔周邊煤體8變形嚴重，局部失穩(wěn)破壞形成鉆孔堵塞時，葉片之間形成壓縮性堵塞，易形成葉片脫落，堵塞段更加難以疏通，致使鉆進效率低、卡鉆、斷鉆事故頻繁。
[0019]如圖3所示，采用本實用新型實施例一用于軟硬復合煤層鉆進間隔變徑螺旋鉆桿，通過改變螺旋葉片結(jié)構(gòu)，調(diào)整高螺旋葉片1、低螺旋葉片2的高度比，鉆桿最大外徑切線沿軸向形成周期性高低起伏狀態(tài)。鉆進過程中，鉆孔中鉆桿周邊形成間隔高低起伏式排渣空間10，使鉆屑運移處于不斷波動狀態(tài)，不易堆積，減少了常規(guī)螺旋鉆桿葉片之間堆積堵塞發(fā)生的概率。將鉆桿體設(shè)計為中空結(jié)構(gòu)，鉆桿體3連接起來，形成排渣通道9，并在高螺旋葉片上設(shè)置通氣孔4，可實現(xiàn)壓風鉆進，高螺旋葉片I上的通氣孔4之間形成排渣通道，氣流在葉片通氣孔4之間高速流通，可有效緩解鉆孔堵塞問題。
[0020]實施例二:如圖4、圖5所示，與實施例一不同的在于，改變了鉆桿接頭的連接方式，凹接頭12、凸接頭11設(shè)計為六方結(jié)構(gòu)，一側(cè)設(shè)計銷釘孔13，凸接頭11上設(shè)置與銷釘孔13相對應(yīng)的凹槽14。
[0021]實施例三:如圖6所示，與實施例一、實施例二不同的在于，改變了高螺旋葉片I上通氣孔4的截面形狀，在高螺旋葉片I的通氣孔4之間形成更大面積的排渣通道，能夠更加充分的發(fā)揮壓力輔助排渣效果，在鉆孔變形嚴重區(qū)域，更能發(fā)揮間隔變徑螺旋鉆桿在軟硬復合煤層中的鉆進效果。
[0022]實施例四:如圖7所示，與實施例一、實施例二、實施例三不同的在于，取消了高螺旋葉片I通氣孔4，當煤巖層較穩(wěn)定，可考慮取消高螺旋葉片I通氣孔4，簡化鉆桿結(jié)構(gòu)，降低了鉆桿的加工成本。
【權(quán)利要求】
1.用于軟硬復合煤層鉆進間隔變徑螺旋鉆桿，包括高螺旋葉片、低螺旋葉片、鉆桿體，其特征在于:所述高螺旋葉片、低螺旋葉片固定在在鉆桿體上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軟硬復合煤層鉆進間隔變徑螺旋鉆桿，其特征在于:所述的高螺旋葉片，其葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計為設(shè)置通氣孔或無通氣孔兩種方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軟硬復合煤層鉆進間隔變徑螺旋鉆桿，其特征在于:所述的低螺旋葉片，其葉片高度低于高螺旋葉片高度，高螺旋葉片高度為低螺旋葉片高度的2?10倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軟硬復合煤層鉆進間隔變徑螺旋鉆桿，其特征在于:所述的鉆桿體由凹接頭、中間桿體、凸接頭組成，凹接頭和凸接頭連接于中間桿體的兩端，凹接頭和凸接頭設(shè)計為螺紋連接或插接式連接。
【文檔編號】E21B17/22GK204082036SQ201420572944
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月7日
【發(fā)明者】王永龍 申請人:王永龍