凹开放式中空杆体2和多翼内凹开放式凸连接件3的表面沿轴向方向设有至少两条长槽6，所有长槽6均沿圆周方向均匀布置，长槽6的横截面为弧形结构；多翼内凹开放式凹连接件1、多翼内凹开放式中空杆体2和多翼内凹开放式凸连接件3的圆周表面由长槽6隔开形成高速旋转钻孔的弧形翼5。
[0034]多翼内凹开放式凹连接件1、多翼内凹开放式中空杆体2和多翼内凹开放式凸连接件3的外圆周表面均匀设置有仿生结构，仿生结构为凸起。
[0035]相邻的两个凸起之间的距离为1mm?100mm。凸起的高度为Omm?15 mm。
[0036]本实用新型的钻进方法，包括以下步骤:
[0037](1)、根据施工地点煤层瓦斯放散初速度△ p、坚固性系数f、瓦斯压力P确定采用不同的钻杆；
[0038](2)、在施工地点设置钻机，将钻杆安装到钻机上，钻杆连接风管或水管，开启钻机进行钻进，待钻进到煤层预定设计深度后停钻，退出钻杆；
[0039]( 3)、调整钻机位置，对另一个钻孔进行钻进作业；
[0040](4)、重复步骤(2)和(3)。
[0041]步骤(I)确定采用不同的钻杆结构的具体方式为:
[0042]当瓦斯放散初速度Δρ2 10、煤坚固性系数f < 0.5、瓦斯压力P 2 0.74时，钻杆设计为两翼或三翼；当瓦斯放散初速度A P〈10或煤坚固性系数0.5〈 I或瓦斯压力P <0.74时，钻杆设计为四翼或五翼；
[0043]当瓦斯放散初速度△P 2 10、当煤坚固性系数f < 0.5、瓦斯压力P > 0.74时，钻杆表面凸起高度设置为5 mm?15 mm范围内，钻杆表面凹槽深度设置为3 mm?5 mm范围内；当瓦斯放散初速度Ap〈10或煤坚固性系数0.5〈 I或瓦斯压力P〈0.74时，钻杆表面凸起高度设置为O mm?8 mm范围内，钻杆表面凹槽深度设置为O mm?3 mm范围内；
[0044]当瓦斯放散初速度△P 2 10、当煤坚固性系数f < 0.5、瓦斯压力P > 0.74时，钻杆表面凸起或凹槽之间间距设置为10 mm?50 mm范围内；当瓦斯放散初速度Δ p〈10或煤坚固性系数0.5〈 f < I或瓦斯压力P〈0.74时，钻杆表面凸起或凹槽之间间距设置为20 mm?100 mm范围内。
[0045]步骤(2)在钻进过程中的具体技术参数为:
[0046]当瓦斯放散初速度△P 2 10、当煤坚固性系数f < 0.5、瓦斯压力P > 0.74时，钻进速度设计为0.4 m/min?0.8 m/min;当瓦斯放散初速度Δ p 2 10或煤坚固性系数0.5〈 f < I或瓦斯压力P〈0.74时，钻进速度设计为0.8 m/min?1.2 m/min；
[0047]当瓦斯放散初速度Δρ^ΙΟ、当煤坚固性系数0.5、瓦斯压力P20.74时，供风风量设计为12 m3/min?16 m3/min;当瓦斯放散初速度Δ p 2 10或煤坚固性系数0.5〈 f < I或瓦斯压力P〈0.74时，供风风量设计为8 m3/min?12 m3/min。
[0048]下面介绍一下本实用新型实施例一多翼内凹开放式仿生降阻护孔钻杆钻进原理:
[0049]松软煤层钻进过程中，受地应力、瓦斯压力、构造应力等因素影响，煤体流变严重，钻孔变形量大、孔壁破坏严重，在较短时间内，钻孔迅速收缩，致使钻进阻力增大，此外，排渣通道变窄，排渣阻力也相应增大，钻肩易在孔内堆积并发生堵塞，堵塞段未及时疏通时，强行钻进或退钻时，易发生卡钻、断钻、钻孔瓦斯燃烧等事故。
[0050]本实用新型钻杆截面设计为多翼内凹结构，以弧形翼5作为护孔结构，阻止钻孔进一步变形，依靠长槽6形成排渣通道，钻杆结构创新实现了护孔、保护排渣通道双重功能。为了减小因钻孔收缩致使钻进阻力增大对钻孔施工的影响，依据仿生学原理，将钻杆表面设计为凸凹不平的仿生结构，仿生结构的设置可有效降低钻杆与堵塞段接触面积，从而降低钻杆的钻进阻力，实现钻杆的“降阻”作用。钻杆结构、钻杆表面凸起高度或凹槽深度、钻杆表面凸起或凹槽之间间距、钻进速度和供风风量的确定依据本实用新型钻进方法步骤①?⑤确定。
[0051]实施例二:如图4?图6所示，与实施例一不同的在于，钻杆截面设计的弧形翼5为三个，实施例二的使用方法与实施例一相同。
[0052]实施例三:如图7?图9所示，与实施例一、实施例二不同的在于，钻杆截面设计弧形翼5为四个，实施例三的使用方法与实施例一、实施例二相同。
[0053]实施例四:如图10?图11所示，与实施例三不同的在于，钻杆截面设计弧形翼5为四个，弧形翼5实施例四的使用方法与实施例三相同。
[0054]另外，本实用新型的钻杆还可以在多翼内凹开放式中空杆体2及多翼内凹开放式凸连接件3的外圆周表面，或者多翼内凹开放式中空杆体2及多翼内凹开放式凸连接件3的外圆周表面，或者多翼内凹开放式中空杆体2的外圆周表面均匀设置有仿生结构，这些仿生结构可以为凹槽和凸起的相结合。
[0055]以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.软煤层钻进多翼内凹开放式仿生降阻护孔钻杆，其特征在于:包括多翼内凹开放式凹连接件、多翼内凹开放式中空杆体和多翼内凹开放式凸连接件，所述多翼内凹开放式凹连接件、多翼内凹开放式中空杆体和多翼内凹开放式凸连接件同轴向设置，多翼内凹开放式凹连接件和多翼内凹开放式凸连接件分别连接在多翼内凹开放式中空杆体的两端，多翼内凹开放式凹连接件、多翼内凹开放式中空杆体和多翼内凹开放式凸连接件内部轴向设有连通的流体通道;多翼内凹开放式凹连接件、多翼内凹开放式中空杆体和多翼内凹开放式凸连接件的表面沿轴向方向设有至少两条长槽，所有长槽均沿圆周方向均匀布置，长槽的横截面为弧形结构；多翼内凹开放式凹连接件、多翼内凹开放式中空杆体和多翼内凹开放式凸连接件的圆周表面由长槽隔开形成高速旋转钻孔的弧形翼。2.根据权利要求1所述的软煤层钻进多翼内凹开放式仿生降阻护孔钻杆，其特征在于:多翼内凹开放式凹连接件、多翼内凹开放式中空杆体和多翼内凹开放式凸连接件的外圆周表面，或者多翼内凹开放式中空杆体及多翼内凹开放式凸连接件的外圆周表面，或者多翼内凹开放式中空杆体及多翼内凹开放式凹连接件的外圆周表面，或者多翼内凹开放式中空杆体的外圆周表面均匀设置有仿生结构，仿生结构为凹槽和/或凸起。3.根据权利要求2所述的软煤层钻进多翼内凹开放式仿生降阻护孔钻杆，其特征在于:相邻的两个凹槽、相邻的两个凸起或者相邻的凹槽及凸起之间的距离为1mm?100mm。
【专利摘要】软煤层钻进多翼内凹开放式仿生降阻护孔钻杆，包括多翼内凹开放式凹连接件、多翼内凹开放式中空杆体和多翼内凹开放式凸连接件，多翼内凹开放式凹连接件、多翼内凹开放式中空杆体和多翼内凹开放式凸连接件的表面沿轴向方向设有至少两条长槽，所有长槽均沿圆周方向均匀布置，长槽的横截面为弧形结构；多翼内凹开放式凹连接件、多翼内凹开放式中空杆体和多翼内凹开放式凸连接件的圆周表面由长槽隔开形成高速旋转钻孔的弧形翼，多翼内凹开放式凹连接件、多翼内凹开放式中空杆体和多翼内凹开放式凸连接件的外圆周表面均匀设置有仿生结构，仿生结构为凹槽和/或凸起。本实用新型有效降低钻杆的钻进阻力，有利于提高软煤岩钻孔深度和钻进效率。
【IPC分类】E21B17/00, E21B7/00
【公开号】CN205330556
【申请号】CN201620090599
【发明人】王永龙, 孙玉宁, 王振锋, 宋维宾, 王明中
【申请人】河南理工大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年1月29日