一種煤層鉆進用螺旋式反循環(huán)鉆井工具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于煤礦鉆進開采領域的螺旋式反循環(huán)鉆井工具。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的煤礦開采以人工井下巷道開采為主，但隨著開采深度的增加，井下溫度升高，工作環(huán)境不斷惡化，并且容易發(fā)生瓦斯突破、透水及巖爆等事故，危及井下作業(yè)人員的人身安全，破壞礦井和作業(yè)設備，故人工井下巷道開采深度有限，最深僅達2000多米。
[0003]為獲取更深地層的煤礦資源，提高采礦效率，鉆井采煤技術將為煤礦資源開發(fā)提供全新的方向。鉆井采煤技術使用專用的鉆井工具獲取地層煤礦資源，克服了人工井下巷道開采的多種問題，在未來能源領域擁有巨大的經(jīng)濟潛力和技術前景。反循環(huán)鉆井是鉆井采煤技術的一種重要工藝方法，其鉆井液從環(huán)空進入井底，由井底攜煤通過鉆柱中心返回地面。相比正循環(huán)鉆井而言，反循環(huán)鉆井通過鉆柱中心鉆井液攜煤，其流速高，攜煤效率高，并且能有效防止煤層坍塌而導致的卡鉆等事故發(fā)生。
[0004]由于反循環(huán)鉆井具有其獨特的優(yōu)點，因此在鉆井采煤技術中有巨大應用價值，針對反循環(huán)鉆井技術的工藝要求，本發(fā)明特提供一種煤層鉆進用螺旋式反循環(huán)鉆井工具。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是:為了滿足鉆井采煤反循環(huán)鉆井工藝的技術要求，特提供一種煤層鉆進用螺旋式反循環(huán)鉆井工具。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:一種煤層鉆進用螺旋式反循環(huán)鉆井工具，是由防掉螺母、上接頭、上軸承、上軸承套、殼體、硫化橡膠、螺旋轉子、水嘴、下軸承套、下軸承、連接頭、錐體、節(jié)流嘴、過濾體和專用鉆頭組成；其結構特征是:螺旋轉子內(nèi)部空心，外部兩端設置有絲扣，中間設置有螺旋形葉片，上部設置有3-4個斜孔連通內(nèi)外腔，殼體內(nèi)腔設置一層硫化橡膠；螺旋轉子置入殼體內(nèi)腔，螺旋轉子的葉片外緣與硫化橡膠過盈配合；上軸承套下部與殼體上部絲扣連接，內(nèi)腔凸起臺階面與螺旋轉子上部用密封圈密封；上軸承安裝在螺旋轉子上部臺階；上接頭下部與上軸承套絲扣連接，上部與上部管柱連接，內(nèi)腔凸起臺階面與螺旋轉子上部用密封圈密封；下軸承套上部與殼體絲扣連接，下部與錐體絲扣連接，內(nèi)腔設置有凸起臺階面與螺旋轉子下部用密封圈密封，下軸承套中部設置有6-8個傾斜的螺紋孔，水嘴用絲扣固定在下軸承套螺紋孔內(nèi)，水嘴內(nèi)設置有防砂網(wǎng)，可阻止大顆粒固相穿過；下軸承安裝在下軸承套內(nèi)腔臺階上；節(jié)流嘴內(nèi)部設置節(jié)流孔，外部設置環(huán)形臺階，節(jié)流嘴安裝在螺旋轉子下端；連接頭上部與螺旋轉子下部絲扣連接，下部與專用鉆頭絲扣連接，錐體內(nèi)腔與連接頭外部用密封圈密封；防掉螺母與螺旋轉子上端絲扣連接；上軸承與下軸承所在密閉腔室注滿潤滑油脂，上軸承和下軸承均能承受軸向力?’專用鉆頭內(nèi)腔上下連通，內(nèi)外表面布滿切削齒，內(nèi)腔中部有一段圓柱臺階，圓柱臺階的柱面設置有兩個定位凸起，定位凸起下方設置有一圈卡簧槽；過濾體是一個圓柱體，柱面設置有兩個定位凹槽，內(nèi)腔設置有過濾孔，下端面設置有切削齒；過濾體置入專用鉆頭內(nèi)腔的圓柱臺階內(nèi)，用卡簧固定。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:(1)本螺旋式反循環(huán)工具可以實現(xiàn)反循環(huán)鉆井；(2)從管柱內(nèi)部攜煤返回地面，攜煤效率高；(3)井下動力驅動方式，鉆井效率高；(4)根據(jù)負載變化自動進行流量分配；(5)有效解決正循環(huán)鉆井時煤層坍塌導致的卡鉆等事故。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明一種煤層鉆進用螺旋式反循環(huán)鉆井工具的結構示意圖；
[0009]圖2是螺旋轉子的結構示意圖；
[0010]圖3是圖1A-A截面尚]視圖；
[0011]圖4是圖1B-B截面#!]視圖；
[0012]圖中，1.防掉螺母，2.上接頭，3.上軸承，4.上軸承套，5.殼體，6.硫化橡膠，7.螺旋轉子，8.水嘴，9.下軸承套，10.下軸承，11.連接頭，12.錐體，13.節(jié)流嘴，14.過濾體，
15.專用鉆頭。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，本發(fā)明一種煤層鉆進用螺旋式反循環(huán)鉆井工具，是由防掉螺母1、上接頭2、上軸承3、上軸承套4、殼體5、硫化橡膠6、螺旋轉子7、水嘴8、下軸承套9、下軸承10、連接頭11、錐體12、節(jié)流嘴13、過濾體14和專用鉆頭15組成；其結構特征是:殼體5內(nèi)腔設置一層硫化橡膠6 ;螺旋轉子7置入殼體5內(nèi)腔，螺旋轉子7的葉片外緣與硫化橡膠6過盈配合；上軸承套4下部與殼體5上部絲扣連接，上軸承套4內(nèi)腔凸起臺階面與螺旋轉子7上部用密封圈密封；上軸承3安裝在螺旋轉子7上部臺階上；上接頭2下部與上軸承套4絲扣連接，上部與上部管柱連接，上接頭2內(nèi)腔凸起臺階面與螺旋轉子7上部用密封圈密封；下軸承套9上部與殼體5絲扣連接，下部與錐體12絲扣連接，下軸承套9內(nèi)腔設置有凸起臺階面與螺旋轉子7下部用密封圈密封，下軸承套9中部設置有6-8個傾斜的螺紋孔，水嘴8用絲扣固定在下軸承套9螺紋孔內(nèi)，水嘴8內(nèi)設置有防砂網(wǎng)；下軸承10安裝在下軸承套9內(nèi)腔臺階上；節(jié)流嘴13內(nèi)部設置節(jié)流孔，外部設置環(huán)形臺階，節(jié)流嘴13安裝在螺旋轉子7下端；連接頭11上部與螺旋轉子7下部絲扣連接，下部與專用鉆頭15絲扣連接，錐體12內(nèi)腔與連接頭11外部用密封圈密封；防掉螺母1與螺旋轉子7上端絲扣連接；上軸承3與下軸承10所在密閉腔室注滿潤滑油脂，上軸承3和下軸承10均能承受軸向力；過濾體14置入專用鉆頭15內(nèi)腔的圓柱臺階內(nèi)，用卡簧固定。
[0014]如圖2和圖3所示，本發(fā)明一種煤層鉆進用螺旋式反循環(huán)鉆井工具的螺旋轉子7內(nèi)部空心，外部兩端設置有絲扣，中間設置有螺旋形葉片，上部設置有3-4個斜孔連通內(nèi)外腔；殼體5內(nèi)部設置有一層硫化橡膠6 ;螺旋轉子7置入殼體5內(nèi)腔，螺旋轉子7的螺旋形葉片頂端與硫化橡膠6過盈配合。
[0015]如圖1和圖4所示，專用鉆頭15內(nèi)腔上下連通，內(nèi)外表面布滿切削齒，內(nèi)腔中部有一段圓柱臺階，圓柱臺階的柱面設置有兩個定位凸起，定位凸起下方設置有一圈卡簧槽；過濾體14是一個圓柱體，柱面設置有兩個定位凹槽，內(nèi)腔設置有過濾孔，下端面設置有切削齒；過濾體14置入專用鉆頭15內(nèi)腔的圓柱臺階內(nèi)，用卡簧固定。
[0016]本發(fā)明一種煤層鉆進用螺旋式反循環(huán)鉆井工具的工作原理是:下入本螺旋式反循環(huán)鉆井工具至煤層，施加一定鉆壓，從環(huán)空栗入鉆井液；一部分鉆井液從安裝在下軸承套9上的水嘴8進入本螺旋式反循環(huán)鉆井工具內(nèi)部環(huán)形腔，進而沖擊螺旋轉子7上的螺旋形葉片，從而驅動螺旋轉子7旋轉，進而帶動下部專用鉆頭15旋轉破煤；另一部分鉆井液從井底攜帶煤肩從專用鉆頭15內(nèi)部經(jīng)過濾體14和節(jié)流嘴13進入螺旋轉子7內(nèi)腔；兩部分流體最終在螺旋轉子7上端匯合，共同攜帶煤肩返回地面。由于煤層破碎扭矩小，鉆井液通過螺旋轉子7的壓降小，故可以有效實現(xiàn)反循環(huán)的功能。
【主權項】
1.一種煤層鉆進用螺旋式反循環(huán)鉆井工具，是由防掉螺母(1)、上接頭(2)、上軸承(3)、上軸承套(4)、殼體(5)、硫化橡膠￠)、螺旋轉子(7)、水嘴(8)、下軸承套(9)、下軸承(10)、連接頭(11)、錐體(12)、節(jié)流嘴(13)、過濾體(14)和專用鉆頭(15)組成；其特征在于:殼體(5)內(nèi)腔設置一層硫化橡膠￠);螺旋轉子(7)內(nèi)部空心，外部兩端設置有絲扣，中間設置有螺旋形葉片，上部設置有3-4個斜孔連通內(nèi)外腔；螺旋轉子(7)置入殼體(5)內(nèi)腔，螺旋轉子(7)的葉片外緣與硫化橡膠(6)過盈配合；上軸承套(4)下部與殼體(5)上部絲扣連接，上軸承套(4)內(nèi)腔凸起臺階面與螺旋轉子(7)上部用密封圈密封；上軸承(3)安裝在螺旋轉子(7)上部臺階上；上接頭(2)下部與上軸承套(4)絲扣連接，上部與上部管柱絲扣連接，上接頭(2)內(nèi)腔凸起臺階面與螺旋轉子(7)上部用密封圈密封；下軸承套(9)上部與殼體(5)絲扣連接，下部與錐體(12)絲扣連接，下軸承套(9)內(nèi)腔設置有凸起臺階面與螺旋轉子(7)下部用密封圈密封，下軸承套(9)中部設置有6-8個傾斜的螺紋孔，水嘴(8)用絲扣固定在下軸承套(9)螺紋孔內(nèi)，水嘴(8)內(nèi)設置有防砂網(wǎng)；下軸承(10)安裝在下軸承套(9)內(nèi)腔臺階上；節(jié)流嘴(13)內(nèi)部設置節(jié)流孔，外部設置環(huán)形臺階，節(jié)流嘴(13)安裝在螺旋轉子(7)下端；連接頭(11)上部與螺旋轉子(7)下部絲扣連接，下部與專用鉆頭(15)絲扣連接，錐體(12)內(nèi)腔與連接頭(11)外部用密封圈密封；防掉螺母⑴與螺旋轉子(7)上端絲扣連接；上軸承(3)與下軸承(10)所在密閉腔室注滿潤滑油脂，上軸承(3)和下軸承(10)均能承受軸向力；專用鉆頭(15)內(nèi)腔上下連通，內(nèi)外表面布滿切削齒，內(nèi)腔中部有一段圓柱臺階，圓柱臺階的柱面設置有兩個定位凸起，定位凸起下方設置有一圈卡簧槽；過濾體(14)是一個圓柱體，柱面設置有兩個定位凹槽，內(nèi)腔設置有過濾孔，下端面設置有切削齒；過濾體(14)置入專用鉆頭(15)內(nèi)腔的圓柱臺階內(nèi)，用卡簧固定。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于煤礦鉆進開采的螺旋式反循環(huán)鉆井工具。它解決鉆井采煤反循環(huán)工藝對專用裝備需求的問題。其技術方案是：螺旋轉子置入殼體內(nèi)腔，殼體上部與上軸承套絲扣連接，下部與下軸承套絲扣連接；上接頭上部與上部管柱絲扣連接，下部與上軸承套絲扣連接，上軸承安裝在上軸承套內(nèi)腔；下軸承套中部設置有螺紋孔與水嘴螺紋連接，下部與錐體絲扣連接，下軸承安裝在下軸承套內(nèi)腔；節(jié)流嘴安裝在螺旋轉子下端，連接頭上部與螺旋轉子下部絲扣連接，下部與專用鉆頭絲扣連接。本發(fā)明可以實現(xiàn)反循環(huán)鉆井的功能，利于攜煤，有效解決正循環(huán)鉆井時煤層坍塌導致的卡鉆等事故。
【IPC分類】E21B17/22
【公開號】CN105239935
【申請?zhí)枴緾N201510595920
【發(fā)明人】張梁, 梁政, 趙勇, 鄧雄, 鄧嚴, 鄧蘭
【申請人】西南石油大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月18日