[發明專利]自旋轉高壓水射流可調節鉆孔裝置

有效

• 申請號: 201711058879.5
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107605403B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 范耀;茹婷;辛欣;龐濤;程斌;李浩哲;高騰飛
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18;E21B10/61
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

1.一種自旋轉高壓水射流可調節鉆孔裝置，包括高壓管、固定外殼、旋轉體和旋轉噴頭，其特征在于：

所述固定外殼包含圓筒狀本體，所述高壓管設于圓筒狀本體的后端，所述高壓管上安裝有第一推進器，所述高壓管通過固定外殼后端安裝的第二推進器進行固定，所述旋轉體可旋轉的位于所述固定外殼內，且所述旋轉體的后部通過一彈簧彈性支撐于固定外殼，所述旋轉體的前部連接有旋轉噴頭，所述旋轉噴頭設有破碎切削噴嘴組，以進行前端的破碎操作，所述第一推進器上安裝有第一推進噴嘴組，第二推進器上安裝第二推進噴嘴組，利用彈簧的彈性力使得旋轉體和旋轉噴頭在固定外殼內前后伸縮運動，高壓流體通過旋轉噴頭上的推進噴嘴組進行破碎且通過推進噴嘴組驅動固定殼體和旋轉噴頭向前運動，當旋轉噴頭遇到巖層處于壓縮狀態時，破碎切削噴嘴組進行前端的破碎和切削，當高壓噴射流體的切削作用沖刷噴頭前端的巖層形成空間后，在彈簧的彈力的推進下旋轉噴頭向前推進處于伸出狀態，此時旋轉噴頭側部噴嘴組繼續切削旋轉噴頭周圍、固定外殼前端的巖層，直到固定外殼前部巖層形成空間后，在推進噴嘴組驅動下固定外殼向前而旋轉噴頭再次處于壓縮狀態繼續進行破碎切削操作，從而實現本發明的自動推進鉆孔。

2.如權利要求1所述的自旋轉高壓水射流可調節鉆孔裝置，其特征在于：所述固定外殼的前端連接有篩網狀外通道，所述旋轉體的外緣和固定外殼的內緣之間設有一定間隙且通過間隙密封實現相應的流體密封，所述旋轉體的前部貫穿于篩網狀外通道后連接旋轉噴頭。

3.如權利要求1所述的自旋轉高壓水射流可調節鉆孔裝置，其特征在于：所述第一推進噴嘴組包含向后傾斜第一推進噴嘴和第二推進噴嘴，所述第一推進噴嘴和第二推進噴嘴相對的等角度傾斜設置于第一推進器上，所述第二推進噴嘴組包含向后傾斜的能與高壓管內高壓流體連通的第一后噴嘴、第二后噴嘴、第三后噴嘴和第四后噴嘴，所述第一后噴嘴、第二后噴嘴和第三后噴嘴偏心于高壓管中軸線等角度間隔設置于第二推進器的外緣。

4.如權利要求3所述的自旋轉高壓水射流可調節鉆孔裝置，其特征在于：第一推進噴嘴和第二推進噴嘴的傾斜角度為13-35度，以實現向前的第一推進力，第一后噴嘴、第二后噴嘴和第三后噴嘴的傾斜角度為5-30度，以實現向前的第二推進力，且通過兩級推進器的設置，從而更加有效的激動巖屑，適時提高流速，更好的降低了沉砂風險。

5.如權利要求1所述的自旋轉高壓水射流可調節鉆孔裝置，其特征在于：所述破碎切削噴嘴組包含設置于旋轉噴頭前部的切削噴嘴組和設置于旋轉噴頭后部的破碎噴嘴組，所述旋轉噴頭為一中空的仿錐體，所述切削噴嘴組包含從旋轉噴頭前端正向延伸的第一切削噴嘴以及向前傾斜設置的第二切削噴嘴和第三切削噴嘴，所述第二切削噴嘴和第三切削噴嘴為偏心設置，所述第二切削噴嘴的傾斜角度小于第三切削噴嘴的傾斜角度，所述破碎噴嘴組包含依次向后傾斜設置的第一破碎噴嘴、第二破碎噴嘴和第三破碎噴嘴，所述第一破碎噴嘴、第二破碎噴嘴和第三破碎噴嘴均偏心設置且傾斜角度逐漸減小，其中當旋轉噴頭處于壓縮狀態時，第一破碎噴嘴主要用于破碎和切削巖層，第二破碎噴嘴和第三破碎噴嘴主要用于進一步破碎巖塊直到可通過篩網向后排出；當旋轉噴頭處于伸出狀態時，第一破碎噴嘴和第二破碎噴嘴主要用于破碎和切削巖層，第三破碎噴嘴主要用于進一步破碎巖塊直到可通過篩網向后排出。

6.如權利要求5所述的自旋轉高壓水射流可調節鉆孔裝置，其特征在于：第二切削噴嘴的傾斜角度為15-18度，第三切削噴嘴的傾斜角度為30-35度。

7.如權利要求5所述的自旋轉高壓水射流可調節鉆孔裝置，其特征在于：第一破碎噴嘴的傾斜角度為35-40度，第二破碎噴嘴的傾斜角度為22-25度，第三破碎噴嘴的傾斜角度為16-20度。

8.如權利要求5所述的自旋轉高壓水射流可調節鉆孔裝置，其特征在于：第二切削噴嘴、第三切削噴嘴、所述第一破碎噴嘴、第二破碎噴嘴和第三破碎噴嘴的偏心設置為逐漸螺旋設置，以通過其內的高壓噴射流體進行順暢的自旋轉。