一种固孔及防突装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种固孔及防突装置，尤其是涉及一种适用于松软突出煤层钻井的快速固孔及防突装置。包括：特制孔口管、防突充油装置、固管充油装置，其中：钻井钻杆穿过特制孔口管的部分的外壁设有一个可膨胀的防突囊腔，所述防突囊腔与防突充油装置相通；特制孔口管的外壁套有一个可膨胀的固管囊腔，所述固管囊腔与固管充油装置相通。因此，本发明具有如下优点：1.结构简单，设备加工方便；2.操作简便，省去了一次固孔工艺；3.防突结构设置在孔内，减少了孔口设备的数量和重量，利于井下搬迁；4.密封性能好，能有效防止孔内瓦斯涌出孔口。
【专利说明】—种固孔及防突装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种固孔及防突装置，尤其是涉及一种适用于松软突出煤层钻井的快速固孔及防突装置。
【背景技术】
[0002]在松软突出煤层井下开采过程中，煤与瓦斯突出事故时有发生，各矿区对瓦斯突出事故的监管与治理日趋严格。松软突出煤层瓦斯治理的根本方法是本煤层钻孔瓦斯抽采。为了防止孔壁坍塌和瓦斯突出，在施工时，先在钻井中下入普通孔口管，一次注浆固管后，在孔口管前端增加机械式防突装置。该防突装置的工作原理是在孔内瓦斯突出时，利用机械装置在孔口堵塞钻杆与孔口管之间的环空间隙，防止瓦斯泄漏。但现有解决方案存在以下二个问题:
[0003]首先，施工时间长。瓦斯抽采孔施工周期与下入孔口管时需等候固管材料凝固，整体上延长了钻孔周期。此外，在钻进过程中，起下和回转钻具也会使孔口管产生松动，为保证后期的瓦斯抽采效果，成孔后往往需要二次注浆固管。
[0004]其次，现有装置密封性能差。机械式的防突属于刚性密封，不可能完全封闭环空间隙，密封性相对较差。
[0005]最后，现有装置设备复杂。防突装置需要安装在孔口管上，不仅增加了孔口管前端的重量，而且使得孔口的设备数量增加，给现场施工带来不便。
【发明内容】
[0006]本发明主要是解决现有技术所存在的施工时间长、密封性能差以及施工设备复杂等问题，提供了一种适用于松软突出煤层钻井的快速固孔及防突装置，其结构简单，使用方便；施工时间短，可多次利用；密封性能好，能有效防止孔内瓦斯涌出孔口。
[0007]本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
[0008]一种固孔及防突装置，包括:特制孔口管、防突充油装置、固管充油装置，其中:钻井钻杆穿过特制孔口管的部分的外壁设有一个可膨胀的防突囊腔，所述防突囊腔与防突充油装置相通；特制孔口管的外壁套有一个可膨胀的固管囊腔，所述固管囊腔与固管充油装置相通。
[0009]优化的，在上述的一种固孔及防突装置中，所述特制孔口管包括固定管以及分别位于固定管两端的法兰连接盘和锥形防突管，所述防突囊腔位于锥形防突管内。
[0010]优化的，在上述的一种固孔及防突装置中，所述固管囊腔上设有若干与固管充油装置相通的固管囊腔充油嘴。
[0011]优化的，在上述的一种固孔及防突装置中，所述防突囊腔上设置有若干与防突充油装置相通的防突囊腔充油嘴。
[0012]优化的，在上述的一种固孔及防突装置中，所述锥形防突管上设若干有约束槽，所述防突囊腔充油嘴穿过约束槽后固定在防突管上。[0013]优化的，在上述的一种固孔及防突装置中，所述防突囊腔充油嘴外部设有外螺纹，其穿过约束槽后通过约束螺母固定在防突管上。
[0014]优化的，在上述的一种固孔及防突装置中，所述约束槽的数量是所述防突囊腔充油嘴数量的2倍。
[0015]优化的，在上述的固孔及防突装置中，所述防突囊腔为锥形结构，并且可沿锥形防突管的轴心作轴向移动。
[0016]优化的，在上述的固孔及防突装置中，所述防突充油装置包括通过高压胶管依次串联的单向阀、蓄能器、防突充油截止阀。
[0017]优化的，在上述的固孔及防突装置中，所述固管充油装置包括固管充油截止阀，以及连接固管充油截止阀和固管囊腔充油嘴的高压胶管。
[0018]因此，本发明具有如下优点:1.结构简单，装置加工方便；2.操作简便，省去了一次固孔工艺；3.防突结构设置在孔内，减少了孔口设备的数量和重量，利于井下搬迁；4.密封性能好，能有效防止孔内瓦斯涌出孔口。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]附图1是本发明的示意图。
[0020]附图2是本发明的特制孔口管示意图。
[0021]附图3是固管囊腔充油后三维效果图。
[0022]附图4是防突囊腔充油后三维效果图。
[0023]附图5是防突充油装置示意图。
[0024]附图6是固管充油装置示意图。
[0025]附图7是本发明工作状态示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，法兰连接盘1、固定管2、防突管3、约束槽4、钻杆5、固管囊腔6、固管囊腔充油嘴7、防突囊腔8、防突囊腔充油嘴9、约束螺母10、孔壁11、单向阀12、蓄能器13、截止阀14、截止阀15、高压胶管16、特制孔口管17、防突充油装置18、固管充油装置19。
[0027]实施例:
[0028]如图1至图7所示的一种固孔及防突装置，包括:特制孔口管17、防突充油装置18、固管充油装置19，在钻井钻杆5穿过特制孔口管17的部分的外壁上设有一个可膨胀的防突囊腔8，该防突囊腔8与防突充油装置18相通；在特制孔口管17的外壁上套有一个可膨胀的固管囊腔6，所述固管囊腔6与固管充油装置19相通。
[0029]特制孔口管17包括固定管2以及分别位于固定管2两端的法兰连接盘I和锥形防突管3，防突囊腔8位于该锥形防突管3内；固管囊腔6上设有若干与固管充油装置19相通的固管囊腔充油嘴7 ;防突囊腔8上设置有若干与防突充油装置18相连的防突囊腔充油嘴9 ;在锥形防突管3上设有若干约束槽4，防突囊腔充油嘴9穿过约束槽4后固定在防突管3上。
[0030]在防突囊腔充油嘴9外部设有外螺纹，当其穿过约束槽4后通过约束螺母10固定在防突管3上。其中，约束槽4的数量是防突囊腔充油嘴9数量的2倍。防突囊腔8为锥形结构，并且可沿锥形防突管3的轴心作轴向移动。
[0031]防突充油装置18包括通过高压胶管16依次串联的单向阀12、蓄能器13、防突充油截止阀14。
[0032]固管充油装置17包括固管充油截止阀15，以及连接固管充油截止阀15和固管囊腔充油嘴7的高压胶管16。
[0033]装配时，将未充油的防突囊腔8上带外螺纹的防突囊腔充油嘴9穿过防突管3上的约束槽4，用约束螺母10固定，然后将防突充油装置18接入钻机泵站出油口，组成防突油路。其中，带外螺纹的防突囊腔充油嘴9可以只留一个接通防突充油装置18，其余堵死。
[0034]将未充油的固管囊腔6穿过法兰连接盘I后放在固定管2上，将固管充油装置19与固管囊腔充油嘴7接通，然后将固管充油装置19接入钻机泵站出油口，组成固管油路。其中，固管囊腔充油嘴7可以只留一个接通固管囊腔充油装置19，其余堵死。
[0035]将组装好的装置下入孔内，打开固管充油截止阀15，关闭防突充油截止阀14。启动钻机，钻机泵站自动向固管囊腔6和蓄能器13充油。待固管囊腔6充满油，填满特制孔口管17和孔壁11之间的空隙，关闭截止阀14，固管囊腔6充油后的压力使特制孔口管17与孔壁11紧密接触并相对静止。蓄能器13充油时，处于动态平衡，当钻机停止时，钻机泵站停止供油，蓄能器13内的高压油由单向阀12和关闭的防突充油截止阀14封闭。
[0036]正常钻进时，固管囊腔6充油，使得特制孔口管17与孔壁11相对静止。特制孔口管17上的法兰连接盘I和防突管3的渐变结构可以在轴向进一步限制固管囊腔6的移动。钻杆5高速回转时，未充油的防突囊腔8固定在防突管3的渐变结构中，避免高速回转磨损防关囊腔6。
[0037]若孔内发生瓦斯突出，孔口瓦斯含量超限后，巷道内会自动断电，钻机泵站无法继续供油。打开防突充油截止阀14，蓄能器13向防突囊腔8充油，堵住防突管3与钻杆5之间的环空间隙，达到防突目的。
[0038]若孔内瓦斯量大，会由里向外推动防突囊腔8沿着锥形防突管3的轴心作轴向移动，通过防突管3的渐变结构进一步压缩防突囊腔8的体积，起到更好的防突效果。
[0039]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0040]尽管本文较多地使用了法兰连接盘1、固定管2、防突管3、约束槽4、钻杆5、固管囊腔6、固管囊腔充油嘴7、防突囊腔8、防突囊腔充油嘴9、约束螺母10、孔壁11、单向阀12、蓄能器13、截止阀14、截止阀15、高压胶管16、特制孔口管17、防突充油装置18、固管充油装置19等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
【权利要求】
1.一种固孔及防突装置，包括:特制孔口管(17)、防突充油装置(18)、固管充油装置(19)，其特征在于: 钻井钻杆(5)穿过特制孔口管(17)的部分的外壁设有一个可膨胀的防突囊腔(8)，所述防突囊腔(8)与防突充油装置(18)相通； 特制孔口管(17)的外壁套有一个可膨胀的固管囊腔(6)，所述固管囊腔(6)与固管充油装置(19)相通。
2.根据权利要求1所述的一种固孔及防突装置，其特征在于，所述特制孔口管(17)包括固定管(2)以及分别位于固定管(2)两端的法兰连接盘(I)和锥形防突管(3)，所述防突囊腔(8)位于锥形防突管(3)内。
3.根据权利要求2所述的一种固孔及防突装置，其特征在于，所述固管囊腔(6)上设有若干与固管充油装置(19)相通的固管囊腔充油嘴(7)。
4.根据权利要求2所述的一种固孔及防突装置，其特征在于，所述防突囊腔(8)上设置有若干与防突充油装置(18)相通的防突囊腔充油嘴(9)。
5.根据权利要求4所述的一种固孔及防突装置，其特征在于，所述锥形防突管(3)上设有若干约束槽(4)，所述防突囊腔充油嘴(9)穿过约束槽(4)后固定在防突管(3)上。
6.根据权利要求5所述的一种固孔及防突装置，其特征在于，所述防突囊腔充油嘴(9)外部设有外螺纹，其穿过约束槽(4)后通过约束螺母(10)固定在防突管(3)上。
7.根据权利要求5所述的一种固孔及防突装置，其特征在于，所述约束槽(4)的数量是所述防突囊腔充油嘴(9)数量的2倍。
8.根据权利要求5所述的一种固孔及防突装置，其特征在于，所述防突囊腔(8)为锥形结构，并且可沿锥形防突管(3)的轴心作轴向移动。
9.根据权利要求1至8所述的任一种固孔及防突装置，其特征在于，所述防突充油装置(18)包括通过高压胶管(16)依次串联的单向阀(12)、蓄能器(13)、防突充油截止阀(14)。
10.根据权利要求1至8所述的任一种固孔及防突装置，其特征在于，所述固管充油装置(19)包括固管充油截止阀(15)、以及连接固管充油截止阀(15)和固管囊腔充油嘴(7)的高压胶管(16)。
【文档编号】E21F7/00GK103806935SQ201410073421
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】殷新胜, 李伟, 陈家祥, 徐瑞, 连昌宝, 王毅, 刘勇, 冀前辉, 张哲 , 何世久 申请人:中煤科工集团西安研究院有限公司, 淮北矿业（集团）有限责任公司