[发明专利]煤矿井下钻孔孔内积水抽水螺杆泵钻具系统及其施工方法

说明书

一种煤矿井下钻孔孔内积水抽水螺杆泵钻具系统及其施工方法，钻具系统由主动钻杆、多个双壁单动钻杆、转换接头、螺杆泵、过滤短节、钻头组成，所述主动钻杆的一端与多个双壁单动钻杆的一端连接，多个双壁单动钻杆依次连接，多个双壁单动钻杆的另一端与转换接头的一端连接，所述转换接头的另一端与螺杆泵的一端连接，所述螺杆泵的另一端与过滤短节的一端连接，所述过滤短节的另一端与钻头的一端连接；由此，本发明能够抽排定向钻孔孔内积水，也可抽排常规下斜钻孔孔内积水，对孔壁扰动小，钻具使用寿命长，性能稳定，可保障钻孔内瓦斯的顺利抽采。

技术领域

本发明涉及钻探机具的技术领域，尤其涉及一种煤矿井下钻孔孔内积水抽水螺杆泵钻具系统及其施工方法。

背景技术

瓦斯气体是煤矿开采过程中的重要致灾隐患，目前一般采用钻孔进行采前预抽，达到安全标准后，才可进行掘进和回采工作。煤矿井下部分钻孔由于煤层走势的原因，设计成下斜钻孔、或者部分孔段轨迹下凹的定向钻孔，钻孔施工完成后，部分孔段积水，严重影响钻孔抽采瓦斯的效果和抽采达标时间，因此，煤矿井下钻孔孔内积水一直是迫切需要解决的问题。

目前煤矿井下下斜钻孔排水多采用压风排水技术，以井下压缩空气为动力，通过耐高压胶管让压缩空气进入钻孔内使孔内气压升高，并与孔内的水渣混合物进行动量和能量交换，以提高水和煤渣的动能，根据下行钻孔内积水量确定压缩空气的压力和风量，直至孔内气压大于孔外大气压力，在压缩空气的动力作用下，将孔内积水和煤渣压入排水管内，经水管排到钻孔外。这种排水技术需要向孔内下入细长的排水管，多用于常规下斜钻孔，对于定向长钻孔，很难将排水管下到孔底积水段，而且由于井下风压和风量的限制无法实现深孔排水，对于松软煤层，压风排还会对孔壁造成扰动，导致孔壁坍塌，影响瓦斯抽采效果。

有学者提出采用抽油泵的原理，将螺杆泵下入到孔底，通过驱动装置驱动螺杆泵抽水，但由于瓦斯抽采钻孔与油井完井方式不同，油井采用钢套管完井，螺杆泵外壳通过特殊的锚定装置固定于钢套管内壁，然后驱动装置驱动螺杆泵转子即可实现抽油，而瓦斯抽采钻孔多采用裸眼完井，钻孔易出现“大肚子”、坍塌，并且煤层孔壁较软，螺杆泵外壳很难通过锚定装置固定在钻孔孔壁上。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种煤矿井下钻孔孔内积水抽水螺杆泵钻具系统及其施工方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿井下钻孔孔内积水抽水螺杆泵钻具系统及其施工方法，能够抽排定向钻孔孔内积水，也可抽排常规下斜钻孔孔内积水，对孔壁扰动小，钻具使用寿命长，性能稳定，可保障钻孔内瓦斯的顺利抽采。

为实现上述目的，本发明公开了一种煤矿井下钻孔孔内积水抽水螺杆泵钻具系统，由主动钻杆、多个双壁单动钻杆、转换接头、螺杆泵、过滤短节、钻头组成，其特征在于：

所述主动钻杆的一端与多个双壁单动钻杆的一端连接，多个双壁单动钻杆依次连接，多个双壁单动钻杆的另一端与转换接头的一端连接，所述转换接头的另一端与螺杆泵的一端连接，所述螺杆泵的另一端与过滤短节的一端连接，所述过滤短节的另一端与钻头的一端连接。

其中：所述主动钻杆由钻杆管体、第一万向轴、钻杆接头、第一母插接头、第一密封套、排水接头和第一芯管组成，所述钻杆管体、第一万向轴、第一芯管、第一母插接头和第一密封套依次连接组成可旋转部分，所述钻杆管体的前端连接至第一万向轴的一端，所述第一万向轴的另一端连接至第一芯管的后端以将动力实现转动，所述第一芯管、第一母插接头和第一密封套设置于钻杆接头内，且所述排水接头垂直设置于钻杆接头的外壁且贯通其内，所述第一芯管的外壁设有多个贯通的第一过水孔，所述主动钻杆的可旋转部分与钻杆接头之间设有第一滚动轴承和第二滚动轴承以实现相对旋转。