[发明专利]自动式水力开采钻具

权利要求书

1.自动式水力开采钻具，其特征在于，包括：顶端盖（1）、单动轴承（21）、保护管（22）、底端盖（23）、高压水输送系统、水枪伸缩系统及排渣系统；

所述保护管（22）为两端敞口的空心圆柱，并在保护管（22）的侧壁上设有呈轴向布置的开口，保护管（22）的顶端与钻杆柱螺纹连接；

所述顶端盖（1）设置在保护管（22）上部；

所述单动轴承（21）的外圈通过轴承座固定在顶端盖（1）上，单动轴承（21）的内圈与保护管（22）连接；

所述底端盖（23）与保护管（22）的底端螺纹连接；

所述高压水输送系统包括第一高压水管（5）、高压旋转接头（6）、第二高压水管（7）、直角接头（10）、水枪高压旋转接头（11）及水枪（12），第一高压水管（5）的顶端穿过顶端盖（1）与地表高压水源管道密封连接，同时第一高压水管（5）固定在顶端盖（1）上，第一高压水管（5）的底端与高压旋转接头（6）的进水口密封连接；第二高压水管（7）的顶端与高压旋转接头（6）的出水口密封连接，第二高压水管（7）的底端与直角接头（10）的进水口密封连接；直角接头（10）的出水口与水枪高压旋转接头（11）的进水口密封连接，水枪高压旋转接头（11）的出水口与水枪（12）密封连接；

所述水枪伸缩系统设置在保护管（22）内，水枪伸缩系统包括固定板（4）、拉伸板（8）、连杆（9）、顶杆（13）、滑动板（14）、橡胶套（15）、滚珠（16）、拉杆（17）、齿盘（18）及齿轮（19），固定板（4）焊接在第一高压水管（5）上；顶杆（13）的顶端通过销键与焊接在水枪（12）上的卡槽枢接，顶杆（13）的底端通过销键与焊接在滑动板（14）上的卡槽枢接；所述橡胶套（15）嵌入与其形状相适配且设置于保护管（22）下部的环形卡槽内，橡胶套（15）的内侧壁上均布有环形槽；滑动板（14）与橡胶套（15）同轴设置，且滑动板（14）能够沿橡胶套（15）的轴向运动，滑动板（14）与橡胶套（15）之间保持静止时，滑动板（14）的边缘嵌置在橡胶套（15）的环形槽内；拉伸板（8）套设在第二高压水管（7）上，拉伸板（8）能够相对第二高压水管（7）上下运动，拉伸板（8）的下行程由设置在第二高压水管（7）底端的限位片控制；拉伸板（8）通过连杆（9）与滑动板（14）相连，拉伸板（8）的上表面设置有环形滑槽，且在该环形滑槽内设置有滚珠（16）；拉杆（17）上沿轴向等间隔均匀开设有矩形槽，拉杆（17）的下端连接在滚珠（16）上，拉杆（17）的上端为自由端，拉杆（17）的自由端穿过开设在固定板（4）上的预留孔向上延伸；齿盘（18）安装在位于保护管（22）内侧壁的卡槽内；齿轮（19）与齿盘（18）的啮合区通过啮合方式连接，齿轮（19）的一端焊接有齿轮盘，并在齿轮盘上焊接有拨动杆，拨动杆与拉杆（17）上的矩形槽啮合；

所述排渣系统包括排渣管（3），所述排渣管（3）的底端位于拉伸板（8）上方，排渣管（3）的顶端依次穿过齿盘（18）、固定板（4）和顶端盖（1）上的预留孔向上延伸，同时排渣管（3）固定在顶端盖（1）上；

水枪（12）伸出及固定：在完成水力开采所需的钻孔后，将该自动式水力开采钻具下放至孔底，在钻杆柱的带动下，保护管（22）随之顺时针转动，从而带动齿盘（18）顺时针转动，当齿盘（18）转至与齿轮（19）的啮合区时，齿轮（19）顺时针转动，齿轮（19）的拨动杆拨动拉杆（17）向上运动，在拉杆（17）的带动下，拉伸板（8）上移相同距离，从而由连杆（9）带动滑动板（14）上移，此时，安装在滑动板（14）上的顶杆（13）支撑水枪（12）向外伸出，当齿盘（18）转过啮合区时，齿轮（19）保持不转，拉杆（17）停止向上运动，在橡胶套（15）的作用下，滑动板（14）轴向保持不动，从而固定水枪（12）的伸出角度；由于拉伸板（8）上开有环形滑槽，在拉伸板（8）随保护管（22）转动时，连接在拉杆（17）上的滚珠（16）在环形滑槽内滑动，拉杆（17）不随拉伸板（8）转动；通过调整齿轮（19）与齿盘（18）上啮合区的大小或钻杆柱回转速度的大小，即可实现水枪（12）的伸出速度，通过齿轮（19）与齿盘（18）的啮合关系及钻杆柱的转数，得到滑动板（14）的上移距离，从而得到水枪（12）的实时伸出状态；

水枪（12）旋转喷射碎岩：地表高压水源经第一高压水管（5）、高压旋转接头（6）、第二高压水管（7）、直角接头（10）、水枪高压旋转接头（11）流入水枪（12），从水枪（12）的喷嘴喷出，同时，在保护管（22）的带动下，第二高压水管（7）、拉伸板（8）、连杆（9）、直角接头（10）、水枪高压旋转接头（11）、水枪（12）、顶杆（13）、滑动板（14）和橡胶套（15）随之转动，从而实现水枪（12）旋转喷射碎岩；

水枪（12）收回：当开采完成后或因孔内异常情况需要提钻时，将伸出的水枪（12）收回，此时，停止钻具转动，封闭井口，调低泥浆泵的排量，下放排渣管（3）使之与拉伸板（8）接触，此时，液体流通通道受阻，由于拉伸板（8）和滑动板（14）的半径均小于保护管（22），在压差的作用下，拉伸板（8）和滑动板（14）向下运动，在地表观察泵压，当泵压突然增大时，说明拉伸板（8）已经与焊接在第二高压水管（7）的限位片接触，即水枪（12）达到收回状态。

2.根据权利要求1所述的自动式水力开采钻具，其特征在于：还包括齿轮固定套（20），所述齿轮固定套（20）的下端套在齿轮（19）的齿轮轴上，齿轮固定套（20）上端与固定板（4）螺纹连接。