[實用新型]一種旋轉激光射流徑向鉆進裝置

有效

• 申請號: 202220560567.4
• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN217106824U
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 楊曉峰;韓樹楠;黃海霞;王可;李露;袁慧慧
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21B7/15
• 分類號: E21B7/15;E21B7/18;E21B7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開一種旋轉激光射流徑向鉆進裝置。射流鉆在地質資源開采與工程建設方面有廣泛的應用，但是，傳統射流鉆的破巖效率會受制于巖體的表面孔隙率，導致射流鉆在致密巖體鉆進中應用有限。本實用新型通過設置激光輔助破巖裝置，提高巖體的表面孔隙率，降低巖體強度；通過設置旋轉水射流鉆頭，加強射流對巖體的破壞作用；兩者相結合有效提高了射流鉆的鉆進效率；同時鉆進裝置設置有三段式偏轉轉向器，可以實現徑向鉆進，并減小徑向鉆進過程中對激光、射流介質傳播的阻礙作用。

技術領域

本實用新型涉及巖石鉆進領域，具體而言涉及一種旋轉激光射流徑向鉆進裝置。

背景技術

射流鉆在地質資源開采與工程建設方面有廣泛的應用，具有鉆進發熱量低、產生鉆屑小、排屑效率高、破巖能力強等特點。而且射流介質低廉、易獲得、可重復利用，有著經濟、環保方面的優勢。由于射流介質的流體特征，射流鉆常用作于徑向鉆進。但是，工程實踐與實驗模擬的結果表明傳統射流鉆的破巖效率會受制于巖體的表面孔隙率，導致射流鉆在致密巖體鉆進中應用有限。相關實驗表明，激光照射巖石能夠有效提高巖石的孔隙率，降低巖石的強度。另一方面，旋轉射流比起常規射流，具有額外的徑向速度和切向速度，能夠對巖體表面起切割作用，能起到增強破巖效率的作用。因此，將兩者相結合能夠提高在致密巖體中的鉆進效率。但是實現激光和旋轉射流的融合鉆進，提高破巖效率，存在如何實現激光輔助破巖裝置，如何實現徑向鉆進并排除傳統轉向裝置對激光、射流介質傳輸的阻礙作用等技術問題。

實用新型內容

為提高現有射流鉆的鉆進效率，實現鉆具的徑向鉆進，解決現有技術問題，本實用新型實例提供一種旋轉激光射流徑向鉆進裝置，采用激光與旋轉射流相結合的方式提高鉆進效率。通過三段式轉向器結構，實現鉆具的轉向，并減少激光、射流介質在鉆具轉向后傳播的阻礙作用。技術方案如下：

一種旋轉激光射流徑向鉆進裝置，包括旋轉激光射流鉆1、柔性鉆桿2、發電機3、射流介質儲存容器4、加壓泵5、卷盤6、鉆架7、送進裝置8、地面控制裝置9；其特征在于：所述柔性鉆桿2內設置有電纜與流體通道；柔性鉆桿2 起始端與卷盤6連接，并纏繞在卷盤6上，柔性鉆桿2末端與旋轉激光射流鉆1 連接；所述卷盤6設有旋轉電纜接頭與旋轉流體接頭，旋轉電纜接頭與柔性鉆桿 2內的電纜相連接，旋轉流體接頭與柔性鉆桿2內的流體通道相連接；所述發電機3與卷盤6的旋轉電纜接頭相連接，提供電能；所述射流介質儲存容器4、加壓泵5形成串聯后與卷盤6的旋轉流體接頭相連接，提供高壓射流介質；所述鉆架7上安裝有送進裝置8，柔性鉆桿2通過送進裝置8，送進裝置8為柔性鉆桿 2和旋轉激光射流鉆1提供鉆進動力；所述地面控制裝置9與旋轉激光射流鉆1 通過無線通訊方式連接，地面控制裝置9將地面命令轉為無線信號送達旋轉激光射流鉆1。

所述旋轉激光射流鉆1包括：鉆進單元1-1、轉向器1-2、遙控單元1-3；其特征在于：所述轉向器1-2為筒狀結構；所述鉆進單元1-1與遙控單元1-3 設置在轉向器1-2內；轉向器1-2末端設置抱爪狀限位；所述鉆進單元1-1的起始端與轉向器1-2的起始端通過轉動副連接，轉向器1-2的旋轉軸線為旋轉軸線 a1-2-4；并在鉆進單元1-1與轉向器1-2的連接處設置驅動裝置1-2-7，驅動轉動副旋轉；所述遙控單元1-3責接收地面控制信號，遙控單元1-3與柔性鉆桿2 內電纜相連接，并給鉆進單元1-1與轉向器1-2提供電能。

所述鉆進單元1-1包括鉆桿接頭1-1-1、軟管1-1-2、鉆頭接頭1-1-3、旋轉射流鉆頭1-1-4、激光器1-1-5、光纖1-1-6、激光頭1-1-7；其特征在于：所述鉆桿接頭1-1-1連接軟管1-1-2與柔性鉆桿2內的流體通道；所述鉆頭接頭 1-1-3連接軟管1-1-2與旋轉射流鉆頭1-1-4；所述激光器1-1-5固定在鉆進單元1-1起始端，激光頭1-1-7固定在鉆進單元1-1末端，激光器1-1-5與激光頭 1-1-7通過光纖1-1-6連接；所述激光頭1-1-7與旋轉射流鉆頭1-1-4設置在轉向器1-2末端的抱爪狀限位。

優選地，所述激光器1-1-5與激光頭1-1-7數量為三個，分別環繞設置在鉆進單元1-1的起始端與末端。