[發明專利]一種水力聯合機械修孔裝置及方法

有效

• 申請號: 202110557026.6
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113153156B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 魏建平;劉勇;溫志輝;張宏圖;徐向宇;司磊磊;張健;姚邦華;李波;王登科
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18;E21B10/43;E21B10/61
• 代理公司: 鄭州立格知識產權代理有限公司 41126
• 代理人: 張妍

本發明屬于煤層瓦斯抽采技術領域，具體公開一種水力聯合機械修孔裝置及方法，包括水箱，與水箱相連的高壓水泵，高壓水泵出水端通過連接接頭與高壓膠管連接，高壓膠管纏繞于盤管器上，高壓膠管另一端通過連接接頭與旋轉鉆頭連接，旋轉鉆頭包括旋轉體和位于旋轉體前端通過螺紋連接的帶切削齒三翼鉆頭，帶切削齒三翼鉆頭前部設置三翼切削齒，用于破煤，并有一個中間噴嘴，形成的射流用于降溫，后部設置反向噴嘴，形成射流提供動力、清渣，減少了正向噴嘴的數量，從而降低了正向噴嘴水射流的阻力，可以有效的減小阻力，增大動力以解決上述問題，另可通過抽采管進入鉆孔進行破煤修復，無需破壞封孔設施修復鉆孔，保證了鉆孔的完整性。

技術領域

本發明屬于煤層瓦斯抽采技術領域，尤其涉及一種水力聯合機械修孔裝置及方法。

背景技術

煤層氣（瓦斯）的高效抽采不僅能夠促進我國能源戰略的順利實施，而且能夠降低溫室氣體排放，對我國生態文明建設具有至關重要的作用。但我國賦存條件復雜，多為松軟低透煤層，瓦斯抽采過程中經常出現塌孔、堵孔現象，且隨著開采深度的不斷增加，這一現象日益加劇，導致瓦斯抽采率低，嚴重制約了我國能源戰略的實施和生態文明建設。保障瓦斯流動通道的通暢，提高鉆孔利用率是提高瓦斯抽采率的有效方法。對塌孔、堵孔鉆孔進行修復，清除鉆孔內煤渣，是簡便易行且經濟高效的技術手段。

常用的鉆孔修復方法是用鉆機進行重新鉆孔，這種方法耗時、成本高，且實際參數與原鉆孔參數相差較大，易串孔，增大了瓦斯抽采難度。近年來國內學者采用自驅鉆頭修孔，經濟高效。此外，采用負壓吸出鉆孔中煤渣、巖屑，該方法僅適用于顆粒較小的煤渣，無法排出塌孔造成的大塊煤渣、巖塊及煤泥。如何清除鉆孔中巖屑、煤渣，恢復鉆孔抽采能力，是保證鉆孔高效使用、瓦斯高效抽采的重要前提。針對這一問題，近年來有國內學者采用水射流自驅鉆頭修孔，如申請號為CN201410827235.8和申請號為CN201420843765.7，是均利用水壓自驅鉆頭裝置排渣，恢復鉆孔抽采能力，其自驅鉆頭裝置前部設置多個正向噴嘴，用于破煤清渣，后部設置多個噴嘴，形成射流提供動力。但隨著抽采鉆孔長度增長，管道自重增加，導致阻力增大，自驅鉆頭無法提供足夠動力到達鉆孔深部，無法修復長鉆孔；降低阻力是自驅鉆頭修復長鉆孔的有效途徑，傳統自驅鉆孔正向噴嘴形成的水射流是阻力的主要組成部分，且壓力、流量越高，阻力越大。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以修復坍塌煤孔的水力聯合機械自驅鉆頭修孔裝置及方法，解決目前低透氣性煤層的瓦斯抽采中，煤孔坍塌修復過程中短鉆孔資源浪費嚴重，長鉆孔難以修復的問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種水力聯合機械修孔裝置，包括水箱，與水箱相連的高壓水泵，所述高壓水泵出水端通過連接接頭與高壓膠管連接，所述高壓膠管纏繞于盤管器上，所述高壓膠管另一端通過連接接頭與旋轉鉆頭連接，所述旋轉鉆頭包括旋轉體和位于旋轉體前端通過螺紋連接的帶切削齒三翼鉆頭，所述鉆頭帶有三翼切削齒，用于旋轉時破煤，提高了破煤效率，一方面可通過抽采管進入鉆孔進行破煤修復，無需破壞封孔設施，修復鉆孔的同時，又保證了鉆孔的完整性；另一方面極大減小阻力的同時又可提供足夠動力用于長鉆孔修復。

進一步的，所述旋轉體包括入口連接螺母，與入口連接螺母右端通過螺紋連接的圓柱形殼體，所述殼體內設有軸芯，所述軸芯兩端外側與殼體之間分別設有一個軸承，所述軸芯與入口連接螺母接觸一端還設有旋轉密封座，所述軸芯與殼體之間還設有限速組件，限速組件用于降低旋轉體的旋轉速度。

進一步的，所述限速組件設置于軸芯、殼體以及軸芯兩端軸承之間的位置，所述限速組件包括套設于軸芯外端的套筒，位于套筒和軸芯之間的環形重量塊，所述環形重量塊與軸芯右端的軸承之間設有彈簧。