[发明专利]煤层水力化方向可调钻进装置

说明书

本发明提供的一种煤层水力化方向可调钻进装置，包括喷嘴、中间接头、进水接头以及转动连接组件；所述中间接头的出水端与喷嘴固定连接，所述中间接头的进水端端面下沉形成球面凹槽，所述进水接头的出水端为球面结构并嵌入于球面凹槽内且中间接头与进水接头可相对转动；所述进水接头同轴设置有设置有主进水通道，所述进水接头设置有四个方向调节通道，所述方向调节通道沿主进水通道的圆周方向均匀布置；所述进水接头的出水端的球面上设置有四个限位凹槽，所述方向调节通道与限位凹槽连通，所述中间接头的球面凹槽的侧壁设置有四个方向调节出水孔；所述转动连接组件设置于限位凹槽和方向调节出水孔内；能够提高束状孔的成孔效率。

技术领域

本发明涉及一种煤矿施工设备，尤其涉及一种煤层水力化方向可调钻进装置。

背景技术

煤层气(煤矿瓦斯)是与煤伴生且主要以吸附状态储集于煤层中的一种非常规天然气，在我国储量丰富，其开发和利用对于调整能源结构、改善煤矿安全和保护生态环境具有举足重轻的作用。

然而，我国多数煤层具有非均质性、低压力、低渗透率和低含气饱和度等特点，煤层的低渗透率和非均质性造成用常规方法难以有效抽采瓦斯，而多分支束状孔是提高煤层瓦斯抽采效率的有效途径。

传统的定向钻机束状孔成孔技术复杂，设备昂贵，束状孔曲率半径大，且成孔过程中需要频繁的导斜和造斜，限制了这一技术在煤矿井下的利用。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的设备。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种煤层水力化方向可调钻进装置，能够在钻进过程中避免导斜和造斜操作，能够根据实际施工状况自动调节钻进斜度，从而大大减少了束状孔的成孔工序，提高束状孔的成孔效率，并且整个装置结构简单，制造成本和使用成本低廉。

本发明的包括喷嘴、中间接头、进水接头以及转动连接组件；所述中间接头的出水端与喷嘴固定连接，所述中间接头的进水端端面下沉形成球面凹槽，所述进水接头的出水端为球面结构并嵌入于球面凹槽内且中间接头与进水接头可相对转动；

所述进水接头同轴设置有设置有主进水通道，所述进水接头设置有四个方向调节通道，所述方向调节通道沿主进水通道的圆周方向均匀布置；

所述进水接头的出水端的球面上设置有四个限位凹槽，所述方向调节通道与限位凹槽连通，所述中间接头的球面凹槽的侧壁设置有四个方向调节出水孔，所述方向调节出水孔与限位凹槽一一对应，所述转动连接组件设置于限位凹槽和方向调节出水孔内。

进一步，所述转动连接组件包括弹簧和滚动球，所述弹簧的一端固定设置于方向调节出水孔，另一端抵住滚动球并向滚动球施加预紧力使滚动球部分嵌入于限位凹槽中；所述滚动球沿直径方向设置有通孔。

进一步，所述限位凹槽的中间底部设置有锁止槽。

进一步，所述喷嘴设置有喷水孔，所述喷水孔沿水流方向分别设置有锥形孔和直孔，所述锥形孔的小口端与直孔连接，所述锥形的孔壁与锥形孔的轴线之间的夹角为20°，所述锥形孔与直孔的长度之比为2:1。

进一步，所述进水接头设置有四个结构相同的自进射流孔道，所述自进射流孔道将进水接头的外侧和主进水通道连通，所述自进射流孔道由进水方向到出水方向倾斜设置，所述自进射流孔道的轴线与主进水通道的轴线之间的夹角大于45°且小于90°。

本发明的有益效果：通过本发明，通过水力化驱动方向可调式喷头进行转动，无需钻杆和导斜装置，从而调节束状孔的成孔斜度，实现小曲率转弯拐弯半径的径向束状孔施工，能够在钻进过程中避免导斜和造斜操作，能够根据实际施工状况自动调节钻进斜度，从而大大减少了束状孔的成孔工序，提高束状孔的成孔效率，并且整个装置结构简单，制造成本和使用成本低廉。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：