[发明专利]一种反循环钻井工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于钻井采煤技术的反循环钻井工具。

背景技术

地层深处蕴藏着丰富的煤矿资源，深部地层煤碳资源开发必然是未来能源开发的一个重要方向。现有的煤矿开采技术主要以人工井下巷道开发为主，最深可达2000～2500m左右，但随着井下温度的增加、工作环境恶劣、工作效率较低；特别是瓦斯突破、透水及岩爆事故等时有发生，严重危及井下工作人员的人身安全，导致矿井与设备损坏。

钻井采煤作为深层煤碳资源开发的一种新技术，将彻底解决目前人工巷道开采存在的主要问题。钻井采煤技术借鉴油气钻采的相关技术，并针对煤碳为固相的特点，设计专门的钻井装备与工具以满足钻井采煤技术的特殊要求。反循环钻井实现开采的煤从钻柱中心返回地面，钻柱中心钻井液流速高，相比环空的低流速更容易携煤返回地面，能有效防止煤层坍塌导致卡钻等事故的发生。

针对钻井采煤技术反循环钻井的技术要求，本发明特提供一种反循环钻井工具。

发明内容

本发明的目的是：为了满足钻井采煤反循环技术的要求，特提供一种反循环钻井工具。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种反循环钻井工具，是由上接头、动力总成、万向轴总成、传动接头、过滤环、橡胶套、分流壳体和传动轴总成组成；动力总成包括定子壳体、定子衬套、空心螺杆；万向轴总成包括万向轴接头、碟簧、支撑座、钢球、换向头、锁紧环、密封套、万向轴传动杆、万向轴壳体；传动轴总成包括滑动轴承套、传动轴壳体、轴承串、传动轴；其结构特征是：动力总成的定子壳体上端与上接头丝扣连接，下端与万向轴总成的万向轴壳体上端丝扣连接，空心螺杆下端与万向轴接头丝扣连接；万向轴总成另一端的万向轴接头与传动接头上端丝扣连接，万向轴壳体下端与分流壳体上端丝扣连接；传动轴总成的传动轴上端与传动接头下端丝扣连接，下端与专用钻头丝扣连接，传动轴壳体上端与分流壳体下端丝扣连接；在动力总成中，定子衬套固定于定子壳体内腔，空心螺杆置入定子衬套内腔；在万向轴总成中，万向轴接头内腔上下连通，内腔上部设置有台阶，中部周向均匀设置有八个半圆弧键槽，下部设置有丝扣，碟簧安装在万向轴接头内腔台阶上，支撑座安装在碟簧上，支撑座下端是一个半球形凹面，内腔上下连通，换向头上端是一个半球形凸面，上部周向均匀设置有八个半球形凹面，下部设置有丝扣，内腔上下连通，将八个钢球分别安装在换向头八个半球形凹面内，换向头置入万向轴接头内腔，其半球形凸面与支撑座半球形凹面紧密贴合，密封套一端套在换向头下部，另一端置入万向轴接头内腔，锁紧环与万向轴接头丝扣连接，并压紧密封套，万向轴传动杆内腔上下连通，两端丝扣分别和两个换向头丝扣连接；在传动轴总成中，传动轴壳体和传动轴之间安装有滑动轴承套和轴承串；分流壳体中部周向均匀设置有4个沉头通孔，沉头通孔内设置有卡簧槽，过滤环是内部均匀设置过滤小孔的圆柱体，过滤环安装在沉头通孔台阶上，用卡簧固定，橡胶套安装在传动接头台阶上，外侧与分流壳体贴合。

本发明的有益效果是：(1)本反循环工具实现反循环钻井和携煤；(2)根据扭矩负载变化自动调整流量分配；(3)采用螺杆驱动方式，机械效率高；(4)井下动力驱动方式，方便定向钻进；(4)有效解决正循环钻井时环空固相沉积及煤层垮塌导致的卡钻等事故。

附图说明

图1是本发明一种反循环钻井工具的结构示意图；

图中：1.上接头，2.定子壳体，3.定子衬套，4.空心螺杆，5.动力总成，6.万向轴接头，7.碟簧，8.支撑座，9.钢球，10.换向头，11.锁紧环，12.密封套，13.万向轴传动杆，14.万向轴壳体，15.万向轴总成，16.传动接头，17.过滤环，18.橡胶套，19.分流壳体，20.滑动轴承套，21.传动轴壳体，22.轴承串，23.传动轴，24.传动轴总成。

具体实施方式