[发明专利]一种超高压水射流割缝系统及其使用方法

权利要求书

1.一种超高压水射流割缝系统，其特征在于：包括超高压水射流发生系统、钻杆钻具系统、孔口密封器(7)、气渣分离器(14)和钻机(16)；

所述超高压水射流发生系统包括超高压水泵(1)和纳米流体储罐(3)；所述超高压水泵(1)和纳米流体储罐(3)之间的高压管路上设置有控制阀Ⅰ(2)；

所述钻杆钻具系统包括钻杆(4)、钻头(5)和水辫(8)；所述钻杆(4)整体为中空圆管；所述钻杆(4)的管壁上对称设置有两个通道Ⅰ(401)；所述通道Ⅰ(401)贯通钻杆(4)长度方向的两端；在钻杆(4)中部位置处的外壁上设置有若干通道Ⅱ(402)；所述通道Ⅰ(401)和通道Ⅱ(402)连通；所述通道Ⅱ(402)倾斜于钻杆(4)的轴线向后开设；所述通道Ⅰ(401)的尾端设置有内螺纹；螺杆(11)上设置有与通道Ⅰ(401)内螺纹相匹配的外螺纹；所述螺杆(11)旋入通道Ⅰ(401)中，将通道Ⅰ(401)封堵；

所述钻头(5)上设有供超高压水射出的径向喷嘴(501)和轴向喷嘴(502)；所述径向喷嘴(501)设置在钻头(5)前端；所述轴向喷嘴(502)设置在钻头(5)的侧壁；所述钻头(5)安装在钻杆(4)的首端；所述钻头(5)的内腔与钻杆(4)的内腔连通；所述水辫(8)的输入端与超高压水泵(1)通过高压管路连接，输出端与钻杆(4)的尾端连接；

所述孔口密封器(7)为管状体；所述孔口密封器(7)的前端开口，并固定在钻孔孔口孔壁上，后端与气渣分离器(14)连接；所述钻杆(4)从孔口密封器(7)的后端伸入钻孔中；所述气渣分离器(14)与瓦斯抽采管道(13)相连；所述瓦斯抽采管道(13)安装有控制阀Ⅱ(12)；

工作时，钻机(16)夹持钻杆(4)，带动钻杆(4)旋转并钻入煤岩层(15)中；所述钻头(5)在钻杆(4)的旋转带动下自轴旋转；纳米流体通过超高压水泵(1)和水辫(8)进入钻杆(4)的内腔或通道Ⅰ(401)；所述纳米流体经过内腔送入钻头(5)或经过通道Ⅰ(401)送入通道Ⅱ(402)；所述径向喷嘴(501)形成径向水射流对前方煤岩体进行冲击；所述轴向喷嘴(502)形成横向水射流对四周煤岩体进行冲击；煤岩体经受水射流冲击而破碎或者由钻头(5)研磨破碎；所述通道Ⅱ(402)形成水射流冲击煤岩屑，纳米颗粒粘附在煤岩屑表面；纳米流体携带煤岩屑返出至气渣分离器(14)。

2.根据权利要求1所述的一种超高压水射流割缝系统，其特征在于：所述通道Ⅱ(402)的轴线与钻杆(4)的轴线之间的夹角为10～30度。

3.根据权利要求1所述的一种超高压水射流割缝系统，其特征在于：所述纳米流体是纳米粒子分散至水中形成的两相悬浮液；纳米粒子的质量分数为0.1～1％；纳米粒子的粒径为20～80nm。

4.根据权利要求1所述的一种超高压水射流割缝系统，其特征在于：所述水辫(8)包括中空旋转轴、高压密封圈和外部壳体；所述旋转轴设置在外部壳体中；所述旋转轴一端与钻杆(4)的杆身相连接，另一端通过高压管路与超高压水泵(1)连接；所述旋转轴的内部空腔与钻杆(4)的内腔以及通道Ⅰ(401)相通；所述旋转轴与钻杆(4)连接处通过高压密封圈进行密封。