[发明专利]一种突出煤层边角供流盾护卸压筛孔弧棱钻杆

说明书

本发明公开一种突出煤层边角供流盾护卸压筛孔弧棱钻杆，钻杆由外管和内管嵌装组合而成，外管为壁厚均匀的弧棱形状异型钢管，内管为薄壁圆管或外圆上设置有凸筋的薄壁异型管，内管的内孔为钻杆的内排渣通道，内管与外管嵌装配合后在外管轴向弧棱边角部形成三条或四条轴向边角供流通道；在内管与外管的紧贴接触部设置沿轴向排布且与内排渣通道连通的泄渣筛孔；外管两端部过渡成圆管且分别加工有公扣和母扣，边角供流通道在钻杆丝扣连接处合并为环形供流通道；该发明所述的钻杆采用内排渣通道，故钻杆的外径可等于或接近钻头的直径，钻杆杆体对钻孔壁具有盾护作用；钻孔壁产出的煤渣通过泄渣筛孔进入内排渣通道，对钻杆具有卸压作用。

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边角供流盾护卸压筛孔弧棱钻杆，用于突出煤层和软硬复合煤层瓦斯抽采钻孔的施工，该钻杆可用于保直钻进和无缆定向直孔钻进。

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隙空间为排渣通道，由于排渣通道在钻杆之外，这里称之为外排渣通道，对于突出煤层而言外排渣通道是个极不稳定的环隙空间，地应力、煤炮等动力现象均可使外排渣通道遭受破坏，外排渣通道堵塞、排渣困难、深孔钻进困难是突出煤层打钻的公认难题；另外，由于外排渣通道的存在，钻杆直径必须小于钻头直径，钻杆的扰动空间很大，传统的扶正器又不能在突出煤层中采用，这样导致钻头会过早的飘移至煤层的顶板或底板，在煤层的层面方向百米钻孔的偏斜距离高到15m至20m，现行定向钻进技术又不能在突出煤层中采用，突出煤层钻孔偏斜严重是突出煤层打钻存在的公认难题。

为解决突出煤层钻进难题，本申请人2021年相继申请了“一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆”（申请号202110468878.8）和“一种突出煤层圆周供流盾护卸压筛孔螺旋钻杆”（申请号202110749736.9），从原理方法的角度讲该两项申请均放弃外排渣通道，并构筑圆通径内排渣通道，为解决突出煤层打钻难题探索出的新的技术方法。但是，上述两项申请在内管和外管的结构方面也存在一定的缺陷，主要体现在两点：第一，前者的泄渣筛孔位于外管的轴向凹槽内，后者的泄渣筛孔位于外管的螺旋凹槽内，圆周供流通道均依靠外管内壁凸筋或内管外壁凸筋的嵌装配合形成，供流通道的缝隙宽度等于凸筋的高度，泄渣筛孔的深度等于外管凹槽处壁厚、凸筋高度和内管壁厚三者之和，筛孔深度较大，筛孔直径受内排渣同道直径的制约，筛孔直径小于内排渣通道直径的三分之一，也受外管强度的制约，筛孔直径越大杆体强度越低，这样造成筛孔的深度远大于筛孔的直径，煤渣很容易在筛孔内阻塞，影响泄渣效果，为了使筛孔的进渣口直径小于出渣口直径，需要加工变径筛孔、倒台阶筛孔等，这样导致钻杆的筛孔加工工艺复杂、加工成本很高。第二，外管上的筛孔位于车铣加工的凹槽内，凹槽使外管的壁厚和强度受到削弱，筛孔在凹槽之内，又进一步削弱了外管的强度，这样不仅降低了钻杆的杆体强度，也使得加工成本高、钢材利用率低。

发明内容

本发明目的是为解决上述技术存在的问题：第一，泄渣筛孔深度大，必须加工变径筛孔、倒台阶筛孔，筛孔加工工艺复杂、加工成本高；第二，采用车铣的方法加工用来布置筛孔的凹槽，降低了钻杆杆体强度，同时也导致加工成本升高和钢材利用率降低。针对上述两个问题，本申请提供了一种突出煤层边角供流盾护卸压筛孔弧棱钻杆。外管采用壁厚均匀的弧棱形状异型钢管，异型钢管自带布置筛孔的凹槽，内管采用薄壁圆管或外圆上设置有低矮凸筋的薄壁异型管，大幅度减小泄渣筛孔的深度，无需采用变径孔或倒台阶孔，筛孔可一次钻成，可实现降低钻杆加工成本、提高杆体强度、提高钢材利用率、更有利于大批量产业化等多种目的。

为达到上述目的所采取的技术方案是：