[实用新型]高压水密封圆弧形三棱钻杆

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用在矿业煤层瓦斯抽采钻孔作业的钻杆，尤其是一种高压水密封圆弧形三棱钻杆。

背景技术

矿山开采有大量的钻孔作业，尤其是煤矿。在煤矿生产过程中，为了防止发生瓦斯突发事故，在掘进之前需要在煤层中打抽放孔将煤层中的瓦斯释放出来，消除煤层应力。

利用高压水力割缝在低透气性煤层钻深孔、割缝，能增大瓦斯涌出自由面，促使煤体大范围快速卸，提高煤层透气性压。现有的高压水密封光面圆钻杆或螺旋钻杆大多采用锥螺纹的过盈配合或公接头顶部和母接头连接的端面进行密封。目前，一般仅靠锥螺纹密封的钻杆能承受0.5-3MPa的水压，但由于锥螺纹在不断地拆卸钻杆过程中有磨损，所以其密封能力会逐渐降低；而在公接头顶部和母接头连接的端面放入密封圈进行密封，会使密封能力得到提高，但密封圈在两端面的挤压下容易变形失效，频繁更换密封圈会使钻孔效率降低，并增加钻孔成本。对于特殊加工的密封方式由于对精度要求比较高，且施工过程中磨损严重，使得工业推广性差。普通钻杆内外螺纹与钻杆主体是一体的，它们的内径相同，由于钻杆质量过大，外螺纹厚度过薄，容易造成断钻杆。

此外，传统的高压水密封光面圆钻杆在松软煤层进行高压水力割缝时，钻孔内都会差生大量的煤渣，由于钻杆与孔壁空间小，容易造成过量煤渣堵塞钻孔，排渣不畅；为了解决这个问题，获得较大的排渣空间，在进行水力割缝时，一般都用小钻头钻孔，然后用大钻头扩孔，工序繁杂。在用光面圆钻杆打钻过程中，若果钻孔深度过长，容易造成钻杆弯曲变性，使得孔内排渣不畅，最终导致钻杆夹死。虽然高压水密封螺旋钻杆能有效解决钻孔排渣不畅问题，但是由于其在松软煤层钻进时，对孔壁扰动大，造成孔壁稳定性差，钻杆拔出后，钻孔容易塌孔，成孔率低。而且采用螺旋钻杆的钻机必须要用光面圆钻杆做主动钻杆，工序复杂。

发明内容

本实用新型目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种具有较大排渣通道和高稳定性高压水密封圆弧形三棱钻杆。

为实现上述发明目的，本实用新型的技术方案为：

一种高压水密封圆弧形三棱钻杆，由公接头、杆体和母接头三部分依次连接而成，使用摩擦焊将其焊接成一体；

所述公接头与下一钻杆母接头的连接端依次由直轴段和外锥螺纹连接组成，在所述直轴段上设有环形沟槽，槽内设置有O型密封圈。所述母接头与上一钻杆的公接头连接的连接端依次由直轴段和内锥螺纹连接组成。所述高压水密封三棱钻杆连接后公接头的直轴段轴面与下一钻杆的母接头直孔段轴面适度挤压O型密封圈形成径向密封，公接头外锥螺纹和下一钻杆的母接头内锥螺纹旋紧连接，两者共同作用下可以承受30~50MPa的高压水而不发生泄漏。

所述杆体为圆弧形三棱杆，是在一根光面圆钻杆外周等角度削三个面而成，形成圆弧形三棱状的横截面，钻杆与钻孔壁之间形成三个半圆形空间，扩大了排出煤粉和瓦斯的通道，使煤粉和瓦斯顺利排出，避免卡钻事故发生。

进一步，所述公接头和母接头螺纹型式为正旋圆锥螺纹，锥度为1:8，螺距为5.08mm（每英寸5牙）。

本实用新型的有益效果是：

1．与一般的高压水密封钻杆相比，利用高压水密封圆弧形三棱钻杆既可以减少复杂的扩孔工序，又扩大了煤粉和瓦斯的排出通道，使煤粉和瓦斯顺利排出，避免卡钻事故发生。

2．与螺旋钻杆相比，高压水密封圆弧形三棱钻杆钻孔变形量不大，尤其是在高瓦斯压力煤层不易因钻孔太大而发生瓦斯突出，且孔型较好，其瓦斯浓度高出在同样钻场中相同方位、相同倾角的螺旋钻杆钻孔，并且能保持较长的瓦斯抽放时间。

3．与光面圆钻杆在排渣颗粒度相比，三棱钻杆的颗粒度明显小于光面圆钻杆。在转动过程中，三棱钻杆的三个棱能将颗粒进行再次粉碎，从而保证使颗粒小，然后极易从在钻杆与钻孔壁之间形成的3个半圆形空间排出。由于水力排渣速度快，致使孔内瓦斯不易聚集，从而消除了钻进时瓦斯喷孔、垮孔、卡钻、顶钻的现象。

4．与螺旋钻杆相比，圆弧形三棱钻杆便于夹持器夹持，拧卸方便。

5．与一般的光面圆钻杆相比，深钻孔时高压水密封圆弧形三棱钻杆不易发生弹性扭曲，产生抱钻现象。

6．与一般的仅靠锥螺纹密封的钻杆相比，其承受水的压力由原来的0.5~3MPa提高到现在的50MPa。

7．与其他采用端面密封的钻杆相比，O型密封圈寿命提高约20倍，节约了成本。