[实用新型]用于软煤岩降阻散热仿生钻杆

说明书

技术领域

本实用新型属于软弱煤岩层钻探工程技术领域，具体涉及一种用于软煤岩降阻散热仿生钻杆。

背景技术

目前，软弱煤岩层钻孔施工是钻探工程技术领域一项难题。软弱煤岩层钻进过程中，由于钻孔变形破坏严重，钻进阻力大、排渣困难，致使钻孔深度浅、钻进效率低，同时钻进过程中卡钻、断钻等钻孔事故频发。特别是软煤层钻孔施工，由于煤体强度低，受地应力、瓦斯压力、构造应力等因素作用，钻孔收缩比变形极为严重，钻进过程中，钻杆处于被煤渣完全包裹状态，钻进阻力大，卡钻现象严重，我国多个矿区已发生多起钻孔瓦斯燃烧、钻孔CO中毒事故。例如，河南豫北、豫西煤田很多矿井煤层为软煤层，煤层以Ⅲ类碎粒煤（煤坚固性系数f=0.25~0.5）和Ⅳ类糜棱煤（f<0.3）为主，很多区域的钻孔施工深度不足20m，致使煤层中形成抽采盲区，其结果严重影响煤层瓦斯抽采效率，同时影响煤矿安全高效开采，给煤矿生产带来了严重的经济损失。针对软煤层钻进难题，发展了一系列新型钻具，专利名称为“突出煤层扒孔降温钻具及其钻进方法”（ZL200610111830.7）、“用于瓦斯抽采钻孔施工的低螺旋耐磨钻杆及其加工工艺”（ZL200810049974.3）、“非对称异型截面钻杆”（ZL200910064223.3）、“异型多棱刻槽钻杆”（ZL200910064973.0）都取到了较好的钻进效果，一定程度上推进了我国软煤岩钻探工程技术水平的提高。由于我国煤层地质条件复杂多变，软煤层钻孔施工仍然是制约煤层瓦斯抽采效率的重要难题。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种用于软煤岩降阻散热仿生钻杆,解决常规钻具钻进阻力大、钻孔深度浅、钻进效率低、钻孔事故多的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：用于软煤岩降阻散热仿生钻杆，包括同轴向顺次连接的凹连接件、杆体和凸连接件，凹连接件、杆体和凸连接件内部沿轴向方向具有贯通的空腔，杆体、凸连接件及凹连接件的外圆周表面或者杆体及凸连接件的外圆周表面或者杆体及凹连接件的外圆周表面或者杆体的外圆周表面均匀设置有仿生结构，仿生结构为凹槽和/或凸起。

相邻的两个凹槽、相邻的两个凸起或者相邻的凹槽及凸起之间的距离为10mm～80mm。

凹槽的深度为0mm～5mm。

凸起的高度为0mm～15mm。

采用上述技术方案，本实用新型是根据软煤岩降阻散热仿生钻进方法而设计的，用于软煤岩降阻散热仿生钻进方法，包括以下步骤；

①.在待施工地点取煤样或岩样，通过实验室试验、理论计算评估钻孔收缩比d_c；钻孔收缩比d_c为钻孔孔壁变形最大位移u_p与钻孔未收缩时半径r的比值；

②.根据施工地点软煤岩的钻孔收缩比d_c设计钻杆旋转外径d₁，当钻孔收缩比0≤d_c≤20%时，钻杆旋转外径d₁设计为1.5r（1-d_c）～1.8r（1-d_c）；当钻孔收缩比20%＜d_c≤40%时，钻杆旋转外径d₁设计为1.7r（1-d_c）～2.1r（1-d_c）；当钻孔收缩比40%＜d_c≤60%时，钻杆旋转外径d₁设计为1.8r（1-d_c）～2.5r（1-d_c）；当钻孔收缩比d_c>60%时，钻杆旋转外径d₁设计为1.9r（1-d_c）～1.8r；