[发明专利]一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆

说明书

本发明公开一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆，钻杆杆体由外管和内管组合而成，在钻杆杆体的圆周形成多条轴向供流通道，在钻杆杆体的中心形成圆通径内排渣通道；钻杆杆体的外管外表面设置有螺旋凹槽或轴向凹槽或平面，在螺旋凹槽、轴向凹槽、平面内设置有与内排渣通道连通且避开供流通道的泄渣筛孔。该发明所述的钻杆为圆周供流的内排渣通道钻杆，钻杆直径可接近钻头的直径，钻杆具有护孔卸压作用，可以用于突出煤层的常规钻进和无缆定向钻进，若在钻杆的内管轴心安装通缆管及其内置通讯电缆，也可以用于通缆定向钻进。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采钻孔钻进技术领域，特别涉及一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆，用于钻孔塌孔严重的松软突出煤层瓦斯抽采钻孔的施工，该钻杆也可用作无缆定向钻进，使定向钻进技术适应于突出煤层的直孔钻进。

背景技术

现行突出煤层本煤层瓦斯抽采钻孔施工所用的钻杆多为刻槽钻杆、肋骨钻杆、三棱刻槽钻杆和三棱钻杆，其中前三种钻杆的专利申请人为本申请人，即河南理工大学，专利号分别为ZL200610111830.7，ZL200920088879.4，ZL200910064973.0。这些钻杆的共同特点是采用风流、水流或风水联动排渣，钻杆外表与钻孔壁之间的环状空间为排渣通道，由于排渣通道在钻杆之外，称之为外排渣通道。现行松软突出煤层钻进所用的钻杆存在三个有待解决的问题：一是打钻喷孔，由于突出煤层打钻的过程中普遍发生孔内煤炮等动力现象，钻孔壁极易崩落坍塌，导致外排渣通道间歇性堵塞，外排渣通道的间歇性堵塞和疏通会导致喷孔瓦斯超限，不完全统计，突出矿井打钻喷孔导致的瓦斯超限占总瓦斯超限次数的60%至80%；二是钻孔偏斜严重，由于外排渣通道需要有足够几何空间，钻杆的直径比钻头的直径小20mm至50mm，百米钻孔的偏斜距离高达15m至20m，钻孔过早上漂至煤层顶板或下潜至煤层底板，而钻孔扶正器又不能在松软煤层中使用；三是打钻深度受限，由于钻孔塌孔、外排渣通道堵塞和钻孔偏斜、钻孔见顶见底等因素导致钻孔深度受限。

大量的工程案例表明，现行的定向钻进技术难以适应松软突出煤层的钻进，原因是定向钻进的排渣通道也是钻杆外表与钻孔壁之间的环状空间，这个外排渣通道极易坍塌堵塞，极易造成压钻和丢失孔底马达的事故。

本申请人2013年之后相继提出了护孔卸压的钻进理念并设计了若干双通道筛孔钻杆，专利号分别为ZL201310568692.5，ZL201810488587.3，ZL201810488034.8，排渣通道均为内排渣通道，未能工程应用的原因有两个：一是孔外封闭排渣技术方案尚未形成，即内排渣通道的煤渣怎么从钻杆内部排出，没有形成技术方案；二是实验室试验发现，钻杆外表的筛孔设计不当，会引起内排渣通道的堵塞，筛孔几何尺寸必须与内排渣通道的几何尺寸相匹配，筛孔的几何尺寸不得大于排渣通道几何尺寸的三分之一，否则内排渣通道必然发生堵塞，内排渣通道堵塞的无法处理，将会导致压钻、丢钻等打钻事故。除此之外，上述双通道筛孔钻杆的供风供水通道位于钻杆的中心部，排渣通道为环状排渣通道，这样带来三个不利因素：第一，由于圆孔直径远大于环孔环厚，环状排渣通道的最小几何尺寸将成倍减小，筛孔进渣口尺寸也将成倍减小，泄渣筛孔过小将影响泄渣卸压效率，增大钻杆被抱死的概率；第二，中心供流通道必须依靠支撑装置将供流通道控制在钻杆的中心部位，支撑装置的支腿对排渣通道的煤渣运移具有阻挡作用，对内排渣通道的排渣不利，并增加内排渣通道堵塞的概率；第三，松软突出煤层，提钻之后钻孔很容易塌孔阻塞，导致抽采效果的下降，很多矿区需要实施提钻时通过钻杆中心的通孔向钻孔内下护孔筛管，若采用中心供流的筛孔钻杆，由于中心供流通道和支撑装置的阻碍，在提钻时无法给钻孔下护孔筛管。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，第一，针对现有突出煤层常规钻进存在的问题，提供一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆，旨在解决突出煤层常规钻进的打钻喷孔问题，提高钻孔直度、钻孔深度和成孔质量，其内排渣通道为圆通径，克服中心供流环通径内排渣筛孔钻杆存在的不能下护孔筛管的弊端和其它结构弊端；第二，针对现有定向钻进技术难以适应于突出煤层的现状，提供了一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆，使定向钻进技术能够适应于松软突出煤层的钻进。