一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆及其使用方法与流程

本发明属于钻具领域，涉及一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆及其使用方法。

背景技术：

1、液动锤对钻井液的清洁度要求极为苛刻，然而每次添加钻杆后，新添加的钻杆内部带有大量的岩屑，钻杆内部的岩屑跟随钻井液到达液动锤内部，夹带岩屑的钻井液导致液动锤使用寿命非常短，据统计，液动锤在井下工作6小时的磨损与在清水中工作80～100h磨损的程度相当，新添加钻杆内部的岩屑导致液动锤失效严重影响了钻探效率，同时也造成了大量的经济损失。为了过滤掉拆卸钻杆带来的岩屑，在液动锤后面增加了过滤装置，然而使用中过滤装置中的杂质不能及时排出，过滤装置前后的压差升高导致滤芯被压坏，在液动锤后方增加过滤装置的方案，不能长时间过滤钻杆内部的岩屑，因此需要一种可以自清洗的过滤装置。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆及其使用方法，依靠泵开始阶段的流量变化，实现过滤装置的反向冲洗并排出岩屑，保证过滤装置滤芯的清洁，实现过滤装置长时间使用不堵滤芯。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆，包括钻杆本体，钻杆本体由上外管与下外管组成，上外管内依次设置有节流块、上内管、滤管固定座与下内管，上内管内还依次设置有锥阀芯与控制弹簧，上内管、滤管固定座、下内管分别与上外管之间设置有环空流道，下外管内部依次设置有滤芯、压力阀芯、卸载弹簧以及弹簧压盖，滤芯通过滤管固定座固定；

3、上外管和上内管内部还嵌入有喷嘴，锥阀芯两端设有环空b和环空c，在滤芯两端设有环空b和环空a，通过环空流道使得环空a与环空c保持联通，环空b通过喷嘴与外部联通。

4、可选的，环空流道为在上内管、滤管固定座、下内管的外表面上开设的多道凹槽，凹槽沿钻杆方向设置，且上内管、滤管固定座、下内管上对应的凹槽互相连通。

5、可选的，喷嘴设于锥阀芯上极限位置的下方，锥阀芯处于下极限位置时，喷嘴在锥阀芯密封圈之间，喷嘴保持关闭。

6、可选的，节流块中间设有节流通道，节流通道截面小于上外管内部流道截面，流体流过节流通道时形成节流效应，使得节流块上端压力大于下端压力。

7、一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆的使用方法，适用于如上述的一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆，包括以下步骤：

8、a，打钻时，在钻杆内部提供钻井液，钻井液经过节流块，在节流块内部设有节流通道，在节流块两端形成节流效应，并在节流块两端形成压差，上端压力大于下端压力，节流块上端流体压强为p1，节流块下端的流体压强为p2，p1大于p2，因此节流块受到向下压差的作用力，设定节流块在流量小于设定值q1时静止，流量大于q1节流机构向下运动；

9、b，过滤钻杆反向冲洗：开泵后流量持续升高直到额定流量，在开泵0～q1流量阶段，钻井液经过节流块后，在节流块两端形成节流效应，在节流块两端形成压差，压差作用在节流块向下作用力不足以克服控制弹簧提供的向上弹力，节流块和锥阀芯处于上极限位置，锥阀芯封堵了环空c和环空b之间的通道，由于流量q1在压力阀芯上形成的压力小于卸载弹簧的弹力，压力阀芯封堵向下的流道，钻井液只能从环空c经过环空流道、环空a反向冲洗滤芯后进入环空c，最后经过喷嘴排向外部空间；

10、c，正常钻孔作业：当流量为q2时，q2流量大于q1，在节流块两端形成压差，压差作用在节流块向下作用力足以克服控制弹簧提供的向上弹力，节流块和锥阀芯向下运动，环空流道被节流块封堵，喷嘴被锥阀芯封堵，流体压力迅速升高，压力阀芯上的压力克服卸载弹簧的弹力，压力阀芯向下运动，环空c和环空b联通，流体从环空c进入环空b经过滤芯进入环空a，最后从环空a经过压力阀芯进入下部设备，实现钻井液的过滤。

11、可选的，锥阀芯下方设置的控制弹簧的弹力等于流量q1在芯柱两端形成的压差力。

12、可选的，卸载弹簧的弹力大于流量q1在压力阀芯上形成的压力。

13、本发明的有益效果在于：本发明一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆及其使用方法，利用泵开始阶段的流量变化，实现了过滤装置的反向冲洗并将岩屑排向外部，保证了过滤装置长时间使用不堵滤芯。

14、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆，其特征在于：包括钻杆本体，钻杆本体由上外管与下外管组成，上外管内依次设置有节流块、上内管、滤管固定座与下内管，上内管内还依次设置有锥阀芯与控制弹簧，上内管、滤管固定座、下内管分别与上外管之间设置有环空流道，下外管内部依次设置有滤芯、压力阀芯、卸载弹簧以及弹簧压盖，滤芯通过滤管固定座固定；

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆，其特征在于：环空流道为在上内管、滤管固定座、下内管的外表面上开设的多道凹槽，凹槽沿钻杆方向设置，且上内管、滤管固定座、下内管上对应的凹槽互相连通。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆，其特征在于：喷嘴设于锥阀芯上极限位置的下方，锥阀芯处于下极限位置时，喷嘴在锥阀芯密封圈之间，喷嘴保持关闭。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆，其特征在于：节流块中间设有节流通道，节流通道截面小于上外管内部流道截面，流体流过节流通道时形成节流效应，使得节流块上端压力大于下端压力。

5.一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆的使用方法，适用于如权利要求1～4任一所述的一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆的使用方法，其特征在于：锥阀芯下方设置的控制弹簧的弹力等于流量q1在芯柱两端形成的压差力。

7.根据权利要求5所述的一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆的使用方法，其特征在于：卸载弹簧的弹力大于流量q1在压力阀芯上形成的压力。

技术总结
本发明属于钻具领域，涉及一种煤矿井下反冲洗过滤钻杆及其使用方法，包括钻杆本体，钻杆本体由上外管与下外管组成，上外管内依次设置有节流块、上内管、滤管固定座与下内管，上内管内还依次设置有锥阀芯与控制弹簧，上内管、滤管固定座、下内管分别与上外管之间设置有环空流道，下外管内部依次设置有滤芯、压力阀芯、卸载弹簧以及弹簧压盖，滤芯通过滤管固定座固定；上外管和上内管内部还嵌入有喷嘴，锥阀芯两端设有环空B和环空C，在滤芯两端设有环空B和环空A，通过环空流道将环空A与环空C联通，环空B通过喷嘴与外部联通。本发明利用泵开始阶段的流量变化，实现了过滤装置的反向冲洗并将岩屑排向外部，保证了过滤装置长时间使用不堵滤芯。

技术研发人员：张俞,舒将军,赵志强,梅安平,刘莉,康彦东,宋鹏,孔伟,陈果,叶强波,肖丽辉,左万高
受保护的技术使用者：中煤科工集团重庆研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16