[发明专利]一种钻冲压一体化装置与方法

说明书

本发明公开了一种钻冲压一体化装置，以钻进方向为前向，包括从后至前依次通过螺纹连接的双通道水辫、双通道钻杆、双通道水力喷射器和钻孔钻头；双通道水辫包括座体和水辫钻杆连接头；双通道水力喷射器包括从后至前依次螺纹连接的第二内锥螺纹接头、喷射器本体、第三外锥螺纹接头，喷射器本体的内部设置有用于切换钻进状态与冲压状态的阀芯组合和用于进行水力喷射压裂的喷嘴；喷射器本体上设有与喷射器本体轴向平行的九个分支通道。本发明同时公开了一种钻冲压一体化方法。本发明在应用时操控简单，避免了以往钻孔成孔后进行压裂或冲孔时的繁琐操作，能够减少劳动强度，节省作业时间并提高工作效率。

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯强化抽采增透技术领域，涉及一种钻冲压一体化装置与方法。

背景技术

国家对煤矿瓦斯治理工作高度重视的形势下，我国煤矿瓦斯抽采工作却存在着极大的技术瓶颈和困难。据统计，全国95%以上的高瓦斯和突出矿井开采的煤层属于低透气性煤层，渗透率多在10^-6～10^-7μm²数量级，瓦斯抽采（特别是预抽）影响范围小、衰减速度快、抽采难度大。由于现有的瓦斯抽采技术难以大幅度提升煤层渗透率，往往造成矿井瓦斯抽采效率低下，“钻、抽、采、掘”比例失衡。为此，低透气性高突矿井不得不投入大量的人力、物力、财力用于瓦斯抽采，但由于缺乏抽采技术的突破，或者是矿井发展步履维艰，或者是因抽采治理不彻底导致瓦斯超限频繁、安全隐患严重、瓦斯事故频发，严重威胁煤矿安全生产。目前，我国煤矿瓦斯抽采领域急需一种普适性的增透技术，满足各类煤层条件下的增透。

水力喷射压裂以高压流体为介质，当流体通过喷射工具时，静压能转换成动能，产生高速射流冲击岩石形成射孔通道，完成水力射孔，高速射流持续的冲击作用在孔道端部产生微裂缝，此时高速射流的动能转化为静压能并形成增压，当环空压力与射流增压值之和超过地层破裂压力时，在孔道端部产生裂缝，具有准确在指定位置制造裂缝、无需机械封隔、节省作业时间、减少作业风险等优点；水力喷射压裂只有在弹性体（硬煤或围岩）中才能形成裂缝，实现增透，对于软煤这种塑性体并不适用；而水力冲孔通过高压水射流的射流冲击力切割、破碎煤体，冲出煤渣，使钻孔周围煤体形成空腔，钻孔周围煤体向钻孔方向发生大幅度的移动，造成煤体的膨胀变形和顶、底板间的相向位移，使钻孔影响范围内地应力降低，卸压彻底，使煤层中的瓦斯得到充分释放，非常适用于软煤增透。水力压冲则将水力喷射压裂技术及水力冲孔技术有效结合，充分利用了水力喷射压裂技术可开启、扩展、延伸煤层裂隙，水力冲孔可以出煤卸压的优点，两者各取所长，相得益彰，对于有效治理瓦斯灾害，防治瓦斯安全事故有着显著成效。

水力压冲增透抽采瓦斯涉及打钻、水力喷射压裂、水力冲孔、联网抽采等众多步骤，钻孔成孔后需要退钻，并移走钻机，然后再使用普通油管或连续油管将喷射器送到压裂、冲孔位置，其作业时间长、劳动强度大。因此，寻找一种操控简单、节约能源、适用性强、维护简便、安全高效的的打钻、水力喷射压裂、水力冲孔一体化的装置与方法成为当务之急。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种钻冲压一体化装置与方法，操控简单，避免了以往钻孔成孔后进行压裂或冲孔时的繁琐操作，能够减少劳动强度，节省作业时间并提高工作效率。

本发明为了解决上述问题所采取的技术方案是，提供了一种钻冲压一体化装置，以钻进方向为前向，包括从后至前依次通过螺纹连接的双通道水辫、双通道钻杆、双通道水力喷射器和钻孔钻头；

双通道水辫包括座体和水辫钻杆连接头，座体的内部开设有前后贯通的第一安装孔，水辫钻杆连接头的后端通过轴承转动连接在第一安装孔内，水辫钻杆连接头的前端设有第一外锥螺纹接头，水辫钻杆连接头的内部沿轴向开设有前侧敞口后侧封闭的第一外通道，第一外通道的内部沿同轴向设置有第一内通道管，第一内通道管的后端固定安装在水辫钻杆连接头的后部；