[發明專利]一種地面定向鉆井流態化水力采煤系統

有效

• 申請號: 202110758111.9
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113338802B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 周福寶;王鳳超;蔣名軍;王青祥;劉應科;郭成龍;魏明堯;葉國慶;陳帥宇
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B7/18;E21C25/60;E21F7/00;E21F17/00
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 楊曉亭

1.一種地面定向鉆井流態化水力采煤系統，其特征在于，包括定向鉆井水力采煤部分和定向鉆井煤巖混合物輸送部分；

所述的定向鉆井水力采煤部分包括鉆采定向鉆機、定向采煤鉆井(1)、采煤定向鉆桿(2)和鉆采一體化裝置(3)；鉆采定向鉆機設置在地面；定向采煤鉆井(1)相對于煤層傾斜方向的高端位置自地面打入，定向采煤鉆井(1)包括沿豎直方向的一個主采煤鉆井段(11)、沿煤層傾斜走向向煤層傾斜走向的低端位置延伸的多個煤層鉆井段(12)以及造斜連通設置在主采煤鉆井段(11)與煤層鉆井段(12)之間的采煤過渡鉆井段(13)；采煤定向鉆桿(2)包括多個密閉同軸安裝連接為一體結構的空心鉆桿段，位于定向采煤鉆井(1)井口位置的采煤定向鉆桿(2)頂端與高壓注水管的輸出端密封安裝連接，高壓注水管的輸入端通過高壓注水泵與儲水罐密閉連通連接，采煤定向鉆桿(2)內部空腔形成連貫的壓力介質通道；鉆采一體化裝置(3)安裝在采煤定向鉆桿(2)的底端，包括流體控制機構Ⅰ(31)、鉆進機構Ⅰ和水力切割機構，流體控制機構Ⅰ(31)用于控制流經采煤定向鉆桿(2)的壓力介質的流通方向，鉆進機構Ⅰ包括可調彎殼體Ⅰ、孔底螺桿馬達Ⅰ(32)以及通過萬向軸總成安裝在孔底螺桿馬達Ⅰ(32)的動力輸出端上的定向鉆頭Ⅰ(33)，定向鉆頭Ⅰ(33)上設有噴射方向面向鉆進方向的鉆進噴嘴Ⅰ，水力切割機構包括噴射方向沿定向鉆頭Ⅰ(33)徑向方向設置為多個的水力切割噴嘴(34)，孔底螺桿馬達Ⅰ(32)的高壓輸入端和水力切割噴嘴(34)分別與流體控制機構Ⅰ(31)密閉連通連接，孔底螺桿馬達Ⅰ(32)的低壓輸出端與鉆進噴嘴Ⅰ密閉連通連接；

所述的定向鉆井煤巖混合物輸送部分包括鉆吸定向鉆機、定向吸煤鉆井(4)、吸煤定向鉆桿(5)和鉆吸一體化裝置(6)；鉆吸定向鉆機設置在地面；定向吸煤鉆井(4)相對于煤層傾斜走向的低端位置自地面打入，定向吸煤鉆井(4)包括沿上下走向的一個主吸煤鉆井段(41)、走向沿煤層寬度方向設置的一個煤層貫通鉆井段(42)以及造斜連通設置在主吸煤鉆井段(41)與煤層貫通鉆井段(42)之間的一個吸煤過渡鉆井段(43)，且煤層貫通鉆井段(42)位于煤層傾斜走向低端位置的底部；吸煤定向鉆桿(5)包括多個密閉同軸安裝連接為一體結構的空心鉆桿段，位于定向吸煤鉆井(4)井口位置的吸煤定向鉆桿(5)頂端與高壓注水管的輸出端密封安裝連接，高壓注水管的輸入端通過高壓注水泵與儲水罐密閉連通連接，吸煤定向鉆桿(5)內部空腔形成連貫的壓力介質通道，壓力介質通道包括壓力水注入通道和吸煤通道；鉆吸一體化裝置(6)包括流體控制機構Ⅱ(61)、安裝在吸煤定向鉆桿(5)底端的鉆進機構Ⅱ和安裝在吸煤定向鉆桿(5)上的吸煤機構，流體控制機構Ⅱ(61)用于控制流經吸煤定向鉆桿(5)的壓力介質的流通方向，鉆進機構Ⅱ包括可調彎殼體Ⅱ、孔底螺桿馬達Ⅱ(62)以及通過萬向軸總成安裝在孔底螺桿馬達Ⅱ(62)的動力輸出端上的定向鉆頭Ⅱ(63)，定向鉆頭Ⅱ(63)上設有噴射方向面向鉆進方向的鉆進噴嘴Ⅱ，孔底螺桿馬達Ⅱ(62)的高壓輸入端通過流體控制機構Ⅱ(61)與壓力水注入通道連接，孔底螺桿馬達Ⅱ(62)的低壓輸出端與鉆進噴嘴Ⅱ密閉連通連接，吸煤機構包括多個串聯設置在吸煤定向鉆桿(5)上的泥漿泵(64)、且泥漿泵(64)的物料輸入端和物料輸出端均吸煤通道密閉連通連接，吸煤通道的輸入端與流體控制機構Ⅱ(61)連接、輸出端與地面的沉淀池連接。

2.根據權利要求1所述的地面定向鉆井流態化水力采煤系統，其特征在于，地面定向鉆井流態化水力采煤系統還包括注漿充填部分，注漿充填部分包括設置在定向采煤鉆井(1)的打鉆井口位置附近的漿液攪拌站和設置在流體控制機構Ⅰ(31)上的注漿口(7)，漿液攪拌站的輸出端與注漿泵的輸入端連通連接，注漿充填作業時注漿泵的輸出端與采煤定向鉆桿(2)的壓力介質通道頂端密閉連接。