[发明专利]一种空气套管钻进用双管快速连接与集尘装置及应用

说明书

技术领域

本发明属于松软突出煤层单动力头空气套管钻进技术领域，具体涉及一种空气套管钻进用双管快速连接与集尘装置及应用。

背景技术

松软突出煤层透气性差、瓦斯压力高、煤层松软破碎，施工过程中喷孔、塌孔严重，导致钻孔施工困难、成孔率低、孔深浅，甚至存在煤与瓦斯突出伤人的安全隐患。目前松软突出煤层钻进主要有干式螺旋钻进、中风压空气钻进等技术，但都不能很好解决松软煤层钻进难题。中风压空气套管钻进技术具有护孔和钻孔分段钻进的特点，可以有效降低成孔难度和减少孔内事故，是松软煤层钻进技术的发展方向。

目前单动力头空气套管钻进多用于地面破碎地层施工中，由于钻杆和套管采用一个动力头驱动，在钻进工艺方法改变时需要将钻杆与套管同时钻进转换到钻杆单独钻进，此时没有较好的解决钻杆和套管的快速连接和脱离问题，增加了施工难度，影响了钻进效率。另外孔内返渣多采用敞开式方法，即来自钻杆和套管环空间隙的返渣之间直接返到孔外，孔内返渣不集中，施工过程中污染大，现场施工环境不好。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种单动力头空气套管钻进时钻杆和套管能够快速连接和脱离，同时能够实现孔底返渣集中返出的装置及其应用。

为了实现上述发明目的，本申请提供了以下技术方案：

一种空气套管钻进用双管快速连接与集尘装置，该装置由钻杆1、套管6、集尘罩3、轴承5、填料4、密封环2和排渣口9组成，其中，所述套管6外部通过轴承5安装有集尘罩3，轴承5两端安装有填料4，集尘罩3与钻杆1之间有密封环2，来自钻杆1和套管6之间环空间隙的孔内返渣通过集尘罩3侧面的排渣口9排出。

其中，钻杆1外部侧面有对称布置的两组销轴。

其中，套管6上加工有与钻杆1上的销轴配合的异形槽孔，异形槽孔由直槽和圆弧槽组成，在套管6体外壁上还焊接有密封管。

其中，密封环为橡胶类能够收缩材料，密封环数量为两个，每个密封环上有四个均匀布置的细长开槽，两个密封环的开槽交错安装。

利用钻机动力头将钻杆前推然后正转或者将钻杆后拉至两组销轴之间的距离然后反转，此时钻杆上的销轴卡在套管的异形槽孔内，此时钻机动力头旋转时双管一起转动，可实现钻杆和套管在正转或反转情况下的快速连接。当钻杆与套管连接时，将钻杆向相反方向正转或反转后，向外提出钻杆使钻杆上的销轴露至集尘装置外面，此时钻机动力头旋转时仅钻杆转动，可实现钻杆和套管的快速脱离。

为实现孔内返渣的集中处置，利用轴承两端的填料密封集尘罩右边的通道，利用密封环密封集尘罩左边的通道，利用密封环的可收缩性和细长开槽结构还可实现钻杆带有销轴的部位快速通过密封环进入或拔出集尘罩。

有益效果：

本发明实现了单动力头空气套管钻进时钻进工艺方法改变的快速实现和孔内返渣的集中处置，提高了钻机操作的方便性，减少了钻孔辅助时间，提高施工效率，现场施工环境好。

附图说明

图1为空气套管钻进用双管快速连接与集尘装置的结构原理图；

图2为钻杆的结构原理图；

图3为套管的结构原理图；

图4为密封环的结构原理图。

图中，1-钻杆，2-密封环，3-集尘罩，4-填料，5-轴承，6-套管，7-常规钻杆，8-常规套管，9-排渣口，1a-钻杆体，1b-销轴。图中，6a-套管体，6b-密封管，6c-异形槽孔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

如图1、图2、图3所示，钻杆1与钻机动力头连接，钻杆1通过安装在钻杆体1a上的两组销轴1b与套管6上的两组异形槽孔6c的圆弧槽连接，在钻机动力头正转或反转时，带动钻杆1、套管6、常规钻杆7和常规套管8同时旋转，可实现双管同时钻进。当钻进工艺方式发生改变，需要钻杆1单独旋转时，通过向相反方向正转或反转钻杆1后，钻杆1的销轴1b位于异形槽孔6c的直槽内，利用动力头向外提出钻杆1并使钻杆1上的销轴1b露出集尘罩3和密封环2，此时钻杆1的销轴1b与套管6的异形槽孔6c脱离，利用钻机的夹持器夹紧常规套管8，旋转钻机动力头时仅钻杆1和常规钻杆7单独钻进。需要钻杆1与套管6再次连接时按上述步骤反向操作即可。