一种井下防喷孔保压钻孔设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种井下防喷孔保压钻孔设备，包括钻机和与钻机配合且伸入至煤岩层的钻杆机构，钻杆机构伸出煤岩层的一端外套设有防护管，防护管包括与钻孔的封孔段连接的高压导流管和设置在高压导流管远离封孔段一端用于减小钻杆摩擦和密封钻杆的套管，钻杆机构与钻孔内壁之间形成与高压导流管连通的钻孔间隙，高压导流管上连接有与钻井液保压回液机构连通的高压回流管。本实用新型专利技术设计新颖，利用钻井液保压回液机构平衡钻孔内外的压力，并利用高压回流管向钻井液保压回液机构输送钻孔间隙回流的气液固混合物，通过独立钻杆连接多节连接钻杆组成钻杆，实现钻孔保压，防止钻井液喷孔。

【技术实现步骤摘要】
一种井下防喷孔保压钻孔设备
本技术属于井下防喷孔保压钻孔
，具体涉及一种井下防喷孔保压钻孔设备。
技术介绍
在对煤矿井下高瓦斯含量、高瓦斯压力的煤岩层进行打钻时，随着钻孔的煤体揭露，钻孔的孔壁煤岩体应力重新分布，钻孔内压力较低，煤岩层中的高压瓦斯等气流入钻孔内，煤体在瓦斯压力、地应力和钻孔扰动应力共同作用下容易喷孔，甚至诱导突出，喷出的煤炭随水流导致浪费资源、影响作业环境，同时喷孔形成钻孔的空洞较大，影响钻孔的成型和稳定性，对后期采取压裂等方法改造煤岩体裂隙不利，从而不利于瓦斯抽采；因不可控的喷孔诱导喷出的气、煤、钻井液、钻屑混合物影响作业安全，大量的瓦斯等气体涌出容易引起瓦斯超限，易导致瓦斯窒息、瓦斯爆炸等事故。在煤矿井下采用钻机钻孔时，现有的钻杆无法配合钻井液平衡钻孔内压力，退钻时，之前注入的钻井液会喷孔，喷孔改变煤岩体整体性，增加采掘顶板管理难度，从而影响安全生产。在软弱岩中进行钻进时，在地应力和钻孔扰动应力共同作用下容易引起钻孔坍塌，影响钻孔的稳定性和成型。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种井下防喷孔保压钻孔设备，其设计新颖合理，利用钻井液保压回液机构平衡钻孔内外的压力，并利用高压回流管向钻井液保压回液机构输送钻孔间隙回流的气液固混合物，通过独立钻杆连接多节连接钻杆组成钻杆，实现钻孔保压，防止钻井液喷孔，便于推广使用。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种井下防喷孔保压钻孔设备，其特征在于：包括钻机和与所述钻机配合且伸入至煤岩层的钻杆机构，所述钻杆机构伸出煤岩层的一端外套设有防护管，所述防护管包括与钻孔的封孔段连接的高压导流管和设置在高压导流管远离封孔段一端用于保护钻机的套管，钻头的直径小于高压导流管的内径，所述钻杆机构与钻孔内壁之间形成与高压导流管连通的钻孔间隙，高压导流管上连接有与钻井液保压回液机构连通的高压回流管，所述钻井液保压回液机构包括保压回液容器、设置在所述保压回液容器内的保压活塞和设置在所述保压回液容器旁侧且与所述保压回液容器连通的积液池，所述保压回液容器位于保压活塞下侧的空间为储液腔，所述保压回液容器位于保压活塞上侧的空间为保压液腔，所述保压回液容器的底部设置有排液进液管，所述排液进液管上安装有排液进液控制阀，所述保压回液容器的顶部设置有第一高压排气管、安全卸压阀和保压进液管，所述保压进液管上安装有单向阀，保压活塞上开设有高压回气孔，高压回气孔通过第二高压排气管与第一高压排气管连通，所述第一高压排气管上安装有排气阀，深度指示杆伸入至所述保压回液容器内与保压活塞连接，所述深度指示杆的顶部安装有压力表；所述钻杆机构包括独立钻杆、安装在独立钻杆前侧的钻头和安装在独立钻杆后侧的连接钻杆组件，所述连接钻杆组件包括N个依次连接的连接钻杆，其中，N为正整数。上述的一种井下防喷孔保压钻孔设备，其特征在于：所述独立钻杆包括中空结构的杆体以及设置在杆体内的弹簧挡台和保压球挡台，弹簧挡台和保压球挡台之间的空间形成通液腔，所述通液腔内设置有保压弹簧和与保压弹簧配合的保压球，弹簧挡台上开设有与通液腔连通的弹簧挡台通水孔，保压球挡台上开设有与通液腔连通的保压球挡台通水孔，弹簧挡台设置在杆体中靠近钻头的一侧，钻头通过杆头与杆体连接，杆体远离钻头的一端设置有与保压球挡台通水孔连通的连接孔。上述的一种井下防喷孔保压钻孔设备，其特征在于：所述连接钻杆包括独立钻杆和设置在独立钻杆前端的且为中空结构的钻杆连接头，钻杆连接头前端设置有保压球顶杆，保压球顶杆内开设有与独立钻杆连通的钻杆头通水孔。上述的一种井下防喷孔保压钻孔设备，其特征在于：所述高压回流管通过保压回液管与排液进液管连通，所述高压回流管上安装有回流阀。上述的一种井下防喷孔保压钻孔设备，其特征在于：所述保压回液容器底部还设置有排液出液管，所述保压回液容器通过排液出液管与积液池连通，所述排液出液管上安装有排液出液控制阀，所述排液出液管的高度高于排液进液管的高度。上述的一种井下防喷孔保压钻孔设备，其特征在于：所述保压球的外径大于保压球挡台通水孔的内径，保压球的外径大于保压弹簧的内径，所述保压弹簧的外径大于弹簧挡台通水孔的内径，所述保压球顶杆的外径小于保压球挡台通水孔的内径，所述连接孔的孔内壁上设置有内螺纹。上述的一种井下防喷孔保压钻孔设备，其特征在于：所述钻杆连接头外设置有外螺纹。本技术与现有技术相比具有以下优点：1、本技术通过在钻杆机构伸出煤岩层的一端外套设防护管，防护管中高压导流管回收钻孔间隙回流的气液固混合物，并通过高压回流管传输至钻井液保压回液机构，有效调节钻孔内外的压力，高压导流管远离封孔段一端设置有套管，实现密封的同时减小钻杆与高压导流管的摩擦，便于推广使用。2、本技术钻井液保压回液机构中保压活塞将保压回液容器分为储液腔和保压液腔，保压液腔通过安全卸压阀设置保压液腔压力，平衡钻孔内外的压力，避免钻孔内外的压力失衡，造成喷孔，保压活塞上开设高压回气孔，释放储液腔中回收的瓦斯等气体，利用积液池收集储液腔中回收的液体和沉淀回收固体钻屑物，往复进行，实现保压钻孔，安全可靠，深度指示杆直观显示保压活塞的移动位置，避免保压活塞挤压第二高压排气管，使用寿命长，同时还可指示储液腔的工作状态，效果好。3、本技术设计新颖合理，独立钻杆和连接钻杆均通过设置弹簧挡台和保压球挡台将保压弹簧和保压球限位在杆体内，弹簧挡台上开设有弹簧挡台通水孔，保压球挡台上开设有保压球挡台通水孔，保证钻井液能够顺利灌注入煤岩层，将保压球设置在杆体远离钻头的一端，当钻机钻进时，钻机顶推保压球，使保压球与保压球挡台分离，钻井液经保压球挡台通水孔进入通液腔并经弹簧挡台通水孔流出杆体，保证钻井液顺利灌注，退钻时，保压球退回至保压球挡台位置处，封堵保压球挡台通水孔，实现钻孔保压，防止钻孔内钻井液喷孔造成失压，安全可靠，每连接一节连接钻杆，连接钻杆上的钻杆连接头与前一节中的连接孔螺纹配合钻杆连接头前侧的保压球顶杆顶推前一节钻杆中的保压球，保证钻杆的中空通道，便于钻井液流通，便于推广使用。综上所述，本技术设计新颖合理，利用钻井液保压回液机构平衡钻孔内外的压力，并利用高压回流管向钻井液保压回液机构输送钻孔间隙回流的气、液、固混合物，通过独立钻杆连接多节连接钻杆组成钻杆，实现钻孔保压，防止钻井液喷孔，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术独立钻杆的结构示意图。图3为本技术连接钻杆的结构示意图。附图标记说明:1—钻头；2—独立钻杆；2-1—杆体；2-2—杆头；2-3—弹簧挡台；2-4—弹簧挡台通水孔；2-5—通液腔；2-6—保压弹簧；2-7—保压球；2-8—保压球挡台；2-9—保压球挡台通水孔；2-10—连接孔；3—连接钻杆；3-1—保压球顶杆；3-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井下防喷孔保压钻孔设备，其特征在于：包括钻机(8)和与所述钻机(8)配合且伸入至煤岩层(9)的钻杆机构，所述钻杆机构伸出煤岩层(9)的一端外套设有防护管，所述防护管包括与钻孔的封孔段(4)连接的高压导流管(5)和设置在高压导流管(5)远离封孔段(4)一端用于减小钻杆摩擦和密封钻杆的套管(10)，钻头(1)的直径小于高压导流管(5)的内径，所述钻杆机构与钻孔内壁之间形成与高压导流管(5)连通的钻孔间隙(11)，高压导流管(5)上连接有与钻井液保压回液机构(7)连通的高压回流管(6)，所述钻井液保压回液机构(7)包括保压回液容器、设置在所述保压回液容器内的保压活塞(7-3)和设置在所述保压回液容器旁侧且与所述保压回液容器连通的积液池(7-16)，所述保压回液容器位于保压活塞(7-3)下侧的空间为储液腔(7-1)，所述保压回液容器位于保压活塞(7-3)上侧的空间为保压液腔(7-2)，所述保压回液容器的底部设置有排液进液管(7-9)，所述排液进液管(7-9)上安装有排液进液控制阀(7-11)，所述保压回液容器的顶部设置有第一高压排气管(7-6)、安全卸压阀(7-7)和保压进液管(7-8)，所述保压进液管(7-8)上安装有单向阀(7-17)，保压活塞(7-3)上开设有高压回气孔(7-4)，高压回气孔(7-4)通过第二高压排气管(7-5)与第一高压排气管(7-6)连通，所述第一高压排气管(7-6)上安装有排气阀(7-15)，深度指示杆(7-13)伸入至所述保压回液容器内与保压活塞(7-3)连接，所述深度指示杆(7-13)的顶部安装有压力表(7-14)；/n所述钻杆机构包括独立钻杆(2)、安装在独立钻杆(2)前侧的钻头(1)和安装在独立钻杆(2)后侧的连接钻杆组件，所述连接钻杆组件包括N个依次连接的连接钻杆(3)，其中，N为正整数。/n...

【技术特征摘要】
1.一种井下防喷孔保压钻孔设备，其特征在于：包括钻机(8)和与所述钻机(8)配合且伸入至煤岩层(9)的钻杆机构，所述钻杆机构伸出煤岩层(9)的一端外套设有防护管，所述防护管包括与钻孔的封孔段(4)连接的高压导流管(5)和设置在高压导流管(5)远离封孔段(4)一端用于减小钻杆摩擦和密封钻杆的套管(10)，钻头(1)的直径小于高压导流管(5)的内径，所述钻杆机构与钻孔内壁之间形成与高压导流管(5)连通的钻孔间隙(11)，高压导流管(5)上连接有与钻井液保压回液机构(7)连通的高压回流管(6)，所述钻井液保压回液机构(7)包括保压回液容器、设置在所述保压回液容器内的保压活塞(7-3)和设置在所述保压回液容器旁侧且与所述保压回液容器连通的积液池(7-16)，所述保压回液容器位于保压活塞(7-3)下侧的空间为储液腔(7-1)，所述保压回液容器位于保压活塞(7-3)上侧的空间为保压液腔(7-2)，所述保压回液容器的底部设置有排液进液管(7-9)，所述排液进液管(7-9)上安装有排液进液控制阀(7-11)，所述保压回液容器的顶部设置有第一高压排气管(7-6)、安全卸压阀(7-7)和保压进液管(7-8)，所述保压进液管(7-8)上安装有单向阀(7-17)，保压活塞(7-3)上开设有高压回气孔(7-4)，高压回气孔(7-4)通过第二高压排气管(7-5)与第一高压排气管(7-6)连通，所述第一高压排气管(7-6)上安装有排气阀(7-15)，深度指示杆(7-13)伸入至所述保压回液容器内与保压活塞(7-3)连接，所述深度指示杆(7-13)的顶部安装有压力表(7-14)；
所述钻杆机构包括独立钻杆(2)、安装在独立钻杆(2)前侧的钻头(1)和安装在独立钻杆(2)后侧的连接钻杆组件，所述连接钻杆组件包括N个依次连接的连接钻杆(3)，其中，N为正整数。


2.按照权利要求1所述的一种井下防喷孔保压钻孔设备，其特征在于：所述独立钻杆(2)包括中空结构的杆体(2-1)以及设置在杆体(2-1)内的弹簧挡台(2-3)和保压球挡台(2-8)，弹簧挡台(2-3)和保压球挡台(2-8)之间的空间形成通液腔(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：周华龙，郑超，雷武林，
申请(专利权)人：陇东学院，
类型：新型
国别省市：甘肃;62