專利名稱：瓦斯抽排孔工作套管中的水泥浮力閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于煤炭瓦斯綜合治理領(lǐng)域，涉及瓦斯抽排鉆孔施工技術(shù)，具體涉及一種瓦斯抽排孔工作套管中的水泥浮力閥。
背景技術(shù)：
高瓦斯礦井通常利用瓦斯抽排孔把井下瓦斯抽排至地面并加以利用。瓦斯抽排孔的施工建設(shè)過程中，需要在鉆孔完成后將工作套管下至孔底。依據(jù)鉆孔深度、套管材質(zhì)和設(shè)備提升能力等因素來確定下管方式。對于小口徑或較淺的鉆孔，鉆機(jī)提升能力大于工作套管的總重量時，一般采用提吊法下管。對于孔徑較大、深度較深的鉆孔，如工作套管的總重量超過鉆機(jī)提升能力，通常采用浮力塞下管法將工作套管下至孔底，如圖1所示。其工藝與提吊法下管的不同之處在于，在下管過程中浮力塞能阻止泥漿進(jìn)入工作套管管內(nèi)，增大孔內(nèi)泥漿對工作套管的浮力，抵消了大部分的工作套管自重，減輕提吊設(shè)備的負(fù)荷。浮力塞主要對較深鉆孔下鑄鐵管、鋼管等工作套管時應(yīng)用。材料可用鋼材、水泥或木材等。以水泥浮力塞的制作為例:選一根該鉆孔使用的工作套管(長度根據(jù)水泥浮力塞在孔內(nèi)最大深度的外力情況外加安全系數(shù)來確定)，用鋼絲刷把套管內(nèi)壁清理干凈后，沿套管內(nèi)壁焊鋼筋圈或鋼筋網(wǎng)，增加水泥塞與套管內(nèi)壁的摩擦力，防止浮力塞整體滑動。然后把水泥漿注入套管內(nèi)候凝。隨著煤礦行業(yè)的發(fā)展，煤礦開采深度越來越深，由于煤層瓦斯含量具有隨煤層深度增加而增加的特點，因此，隨著礦井開采深度的增加，瓦斯抽排鉆孔的深度和口徑也在不斷增加。工作套管的總重量越來越大，使得浮力閥所要提供的浮力相應(yīng)地增加。對深大口徑鉆孔，從宏觀的受力分析來看，下管工藝采用浮力塞法下管會出現(xiàn)兩方面的問題。其一，是提供較多浮力需要浮力塞上方存在足夠長的空管，空管長度的增加使泥漿對空管的外壓增加，增加工作套管被擠毀的危險。因此，本實用新型提出將浮力塞改制成浮力閥，在浮力塞中設(shè)置一條通道，可以將高壓空氣充入浮力閥下部，并關(guān)閉通道上部的閥門，使高壓空氣密閉于浮力閥下部，提供一部分浮力，減少浮力閥上部所需的空管長度。其二，泥漿的液壓作用于浮力閥底部，除掉上部泥漿的壓力，壓力差讓浮力閥產(chǎn)生整體滑動的趨勢。如果浮力閥產(chǎn)生整體滑動，那會使泥漿迅速進(jìn)入工作套管內(nèi)部，使浮力快速降低，從而造成上部提吊設(shè)備的負(fù)載瞬間增加，造成生產(chǎn)事故。

實用新型內(nèi)容為解決采用浮力塞下管法施工中存在的空管過長、外部泥漿對空管橫向壓力過大的問題，從而減少工作管失穩(wěn)的危險性，本實用新型提供一種瓦斯抽排孔工作套管中的水泥浮力閥，本實用新型提供的浮力閥不但能夠向下部充氣，而且在工作套管的內(nèi)壁設(shè)置有鋼筋圈和金屬倒鉤，增加浮力閥的抗滑力，更好地適應(yīng)了浮力閥下部液壓較大的環(huán)境，降低了浮力閥失效的危險性，在實際工程應(yīng)用中可廣泛代替常規(guī)浮力塞。[0009]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本實用新型提供了一種瓦斯抽排孔工作套管中的水泥浮力閥，包括工作套管、高壓閥門、焊板、節(jié)流閥、充氣管和水泥漿體，所述焊板設(shè)置于所述浮力閥的底部，所述焊板的四周焊接于所述工作套管的內(nèi)壁，所述充氣管縱向貫穿所述水泥漿體，所述高壓閥門焊接于所述充氣管的上端開口，所述節(jié)流閥焊接于所述充氣管的下部，所述工作套管的內(nèi)壁還焊接有鋼筋圈和金屬倒鉤。優(yōu)選的，所述鋼筋圈采用單面滿焊方式焊接于所述工作套管的內(nèi)壁，所述鋼筋圈的圈數(shù)為3 4圈，每圈間隔2m，所述鋼筋圈的鋼筋直徑為12mm。優(yōu)選的，所述金屬倒鉤的圈數(shù)為5 6圈，每圈6個，每圈間隔lm，所述金屬倒鉤為羊角狀鋼筋倒鉤，所述鋼筋的直徑為10mm。優(yōu)選的，所述充氣管為高壓膠管。優(yōu)選的，所述焊板設(shè)置于所述工作套管的底部以上150_處。本實用新型提供的浮力閥不但能夠向下部充氣，而且在浮力閥的內(nèi)壁設(shè)置有鋼筋圈和金屬倒鉤，增加浮力閥的抗滑力，更好地適應(yīng)了浮力閥下部液壓較大的環(huán)境，降低了浮力閥失效的危險性，在實際工程應(yīng)用中可廣泛代替常規(guī)浮力塞。

圖1為普通浮力塞法下管示意圖。圖2為本實用新型的浮力閥下管示意圖。圖3為本實用新型的浮力閥示意圖。圖中標(biāo)號說明如下:I工作套管；2空管；3泥漿；4浮力塞；5浮力閥；6充氣管；7焊板；8密閉高壓氣體；9高壓閥門；10鋼筋圈；11金屬倒鉤；12水泥漿體。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本實用新型，但不以任何形式限制本實用新型。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。以淮南市某礦的5號瓦斯抽排孔為例，工程概況:鉆孔孔深816m，成孔直徑790mm，設(shè)計采用外徑630mm厚15mm的工作套管，套管材質(zhì)為鋼材，總質(zhì)量185噸，由于設(shè)備的限制，鉆機(jī)設(shè)計負(fù)荷能力為100噸，為保證一定的安全系數(shù)，鉆機(jī)最大安全負(fù)載定為90t。采用浮力閥下管需要提供浮力185-90 = 95t，該浮力將直接作用于浮力閥上。為了保證浮力閥的強度，浮力閥水泥漿體長度選用7.2m。如圖2和圖3所示的瓦斯抽排孔工作套管中的水泥浮力閥5，包括工作套管1、高壓閥門9、3mm厚的焊板7、內(nèi)徑6mm的節(jié)流閥、充氣管6和水泥漿體12，所述焊板7設(shè)置于所述浮力閥5的底部，所述焊板7的四周焊接于所述工作套管I的內(nèi)壁，所述充氣管6縱向貫穿所述水泥漿體12，所述高壓閥門9焊接于所述充氣管6的上端開口，所述節(jié)流閥焊接于所述充氣管6的下部，所述工作套管I的內(nèi)壁還焊接有鋼筋圈10和金屬倒鉤11，所述鋼筋圈10采用單面滿焊方式焊接于所述工作套管I的內(nèi)壁，所述鋼筋圈10的圈數(shù)為3圈，每圈間隔2m,所述鋼筋圈10的鋼筋直徑為12mm,所述金屬倒鉤11的圈數(shù)為5圈，每圈6個,每圈間隔Im,金屬倒鉤11為羊角狀鋼筋倒鉤,所述鋼筋的直徑為IOmm,充氣管6為內(nèi)徑16mm的高壓膠管(耐壓34MPa)。
權(quán)利要求1.一種瓦斯抽排孔工作套管中的水泥浮力閥，包括工作套管、高壓閥門、焊板、節(jié)流閥、充氣管和水泥漿體，所述焊板設(shè)置于所述浮力閥的底部，所述焊板的四周焊接于所述工作套管的內(nèi)壁，所述充氣管縱向貫穿所述水泥漿體，所述高壓閥門焊接于所述充氣管的上端開口，所述節(jié)流閥焊接于所述充氣管的下部，其特征在于，所述工作套管的內(nèi)壁還焊接有鋼筋圈和金屬倒鉤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯抽排孔工作套管中的水泥浮力閥，其特征在于，所述鋼筋圈采用單面滿焊方式焊接于所述工作套管的內(nèi)壁，所述鋼筋圈的圈數(shù)為3 4圈，每圈間隔2m，所述鋼筋圈的鋼筋直徑為12mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瓦斯抽排孔工作套管中的水泥浮力閥，其特征在于，所述金屬倒鉤的圈數(shù)為5 6圈，每圈6個，每圈間隔lm，所述金屬倒鉤為鋼筋倒鉤，所述鋼筋的直徑為10mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯抽排孔工作套管中的水泥浮力閥，其特征在于，所述充氣管為高壓膠管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯抽排孔工作套管中的水泥浮力閥，其特征在于，所述焊板設(shè)置于所述工作套管的底部以上150mm處。
專利摘要本實用新型涉及一種瓦斯抽排孔工作套管中的水泥浮力閥，包括工作套管、高壓閥門、焊板、節(jié)流閥、充氣管和水泥漿體，所述焊板設(shè)置于所述浮力閥的底部，所述焊板的四周焊接于所述工作套管的內(nèi)壁，所述充氣管縱向貫穿所述水泥漿體，所述高壓閥門焊接于所述充氣管的上端開口，所述節(jié)流閥焊接于所述充氣管的下部，所述工作套管的內(nèi)壁還焊接有鋼筋圈和金屬倒鉤。本實用新型提供的浮力閥不但能夠向下部充氣，而且在浮力閥的內(nèi)壁設(shè)置有鋼筋圈和金屬倒鉤，增加浮力閥的抗滑力，更好地適應(yīng)了浮力閥下部壓力較大的環(huán)境，降低了浮力閥失效的危險性，在實際工程應(yīng)用中可廣泛代替常規(guī)浮力塞。
文檔編號E21B34/10GK203008856SQ20122059573
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月3日
發(fā)明者吳松貴, 姚直書, 余大有, 孫家應(yīng), 畢萬順, 程樺, 榮傳新, 尹德占, 鄭騰龍 申請人:安徽理工大學(xué), 安徽省煤田地質(zhì)局第一勘探隊