[發明專利]一種水動力擴孔裝置及方法

在審

• 申請號: 202010744642.8
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111720058A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 魏建平;都陽;李波;李輝;溫志輝;徐向宇;王登科;司磊磊;張宏圖;張健;姚邦華;劉勇
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B10/32
• 分類號: E21B10/32;E21B7/18;E21B7/28
• 代理公司: 焦作市科彤知識產權代理事務所(普通合伙) 41133
• 代理人: 鄭菊梅

1.一種水動力擴孔裝置，其特征在于：包括水力馬達、擴孔座和鉆頭，所述水力馬達的輸出軸上設有出水口，所述擴孔座的一端連接在輸出軸上，另一端與鉆頭相連接，所述水力馬達遠離擴孔座的一端與外部的高壓水源連通，所述擴孔座上設有柔性擴孔鏈條或纜索，所述柔性擴孔鏈條或纜索均采用高強耐磨金屬材質，且柔性擴孔鏈條或纜索內均穿設有高壓軟管，所述擴孔座內設有與輸出軸上的出水口相連通的高壓水道，所述高壓軟管與高壓水道相連通，所述高壓軟管遠離擴孔座的一端敞口設置。

2.根據權利要求1所述的水動力擴孔裝置，其特征在于：所述柔性擴孔鏈條采用礦用高強度圓環鏈。

3.根據權利要求1所述的水動力擴孔裝置，其特征在于：所述高壓軟管采用鎧裝金屬軟管。

4.根據權利要求1所述的水動力擴孔裝置，其特征在于：所述擴孔座與鉆頭的連接端對應設置有相匹配的凹凸連接部，且擴孔座與鉆頭的凹凸連接部通過螺栓固定連接。

5.根據權利要求1所述的水動力擴孔裝置，其特征在于：所述高強耐磨金屬材質選用27SiMn材質。

6.根據權利要求1所述的水動力擴孔裝置，其特征在于：所述柔性擴孔鏈條或纜索上還設有金剛石復合片。

7.根據權利要求1所述的水動力擴孔裝置，其特征在于：所述柔性擴孔鏈條或纜索沿擴孔座軸向間隔設置有三圈，每圈設有兩根柔性擴孔鏈條或纜索。

8.根據權利要求7所述的水動力擴孔裝置，其特征在于：三圈柔性擴孔鏈條或纜索的擴孔半徑分別為100mm、200mm和250mm，所述柔性擴孔鏈條或纜索越靠近鉆頭，擴孔半徑越小。

9.基于權利要求1～8任一項所述的水動力擴孔裝置的擴孔方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)鉆孔定位：根據煤層條件測量放線以定位鉆孔位置；

2)鉆孔：先用普通瓦斯抽采鉆機經巖石層向煤層開鉆普通鉆孔，普通鉆孔深度達到設計位置后停止鉆進，并將普通鉆頭退出；

3)擴孔：將水動力擴孔裝置的擴孔座沿普通鉆孔穿過巖石層置入煤層中，啟動水力馬達，驅動擴孔座和鉆頭以120r/min的轉速旋轉，使柔性擴孔鏈條或纜索在慣性作用下甩動，且柔性擴孔鏈條或纜索在高壓水管的脹伸作用下剛性增強，同時通過高壓水對煤層同步進行水力切割，實現對煤層的高效擴孔，當擴孔孔徑達到設計值后停止擴孔，水力馬達停止工作，待高壓軟管泄壓后，將水動力擴孔裝置退出。