[发明专利]一种水力大直径分级造穴卸压增透装置及方法

权利要求书

1.一种水力大直径分级造穴卸压增透装置，其特征在于：包括钻杆、钻头、钻杆夹持器、分级造穴钻头和供水装置，其中钻头安装在钻杆的前端，分级造穴钻头安装在钻杆内部且靠近前段靠近钻头处，钻杆与分级造穴钻头相对的位置具有外钻杆开槽，所述钻杆夹持器夹持在钻杆的尾部，该钻杆夹持器可驱动钻头和钻杆同步轴向转动，所述供水装置通过管路与分级造穴钻头连接并对分级造穴钻头供水；所述分级造穴钻头包括分级造穴钻头底座、分级造穴钻头转盘、中空导水轴、以及至少两组分级造穴钻头射流杆和分级造穴钻头射流喷嘴，其中分级造穴钻头底座固定安装在钻杆内，中空导水轴安装在分级造穴钻头底座上，所述分级造穴钻头转盘可转动的安装在中空导水轴上，所述分级造穴钻头射流杆尾部安装在分级造穴钻头转盘上，分级造穴钻头射流喷嘴安装在分级造穴钻头射流杆的头部，且所述分级造穴钻头射流杆的延长线与中部开槽中空导水轴的轴心交错，所述分级造穴钻头转盘内部具有转盘导水空腔；

所述供水装置通过管路对接，并通过管路、中部开槽中空导水轴和分级造穴钻头转盘对分级造穴钻头射流杆供水，所述分级造穴钻头射流喷嘴向外高压喷水，且分级造穴钻头转盘通过分级造穴钻头射流喷嘴向外高压喷水形成的离心扭力转动。

2.根据权利要求1所述的水力大直径分级造穴卸压增透装置，其特征在于：所述供水装置包括耐高压水尾，所述钻杆包括内钻杆和外钻杆，所述钻杆夹持器包括第一钻杆夹持器和第二钻杆夹持器，所述外钻杆套装在内钻杆的外部，所述钻头安装在外钻杆的前端，所述分级造穴钻头安装在内钻杆的前端，所述高压水尾连接在内钻杆的尾端，所述第一钻杆夹持器夹持在内钻杆的尾段，所述第二钻杆夹持器夹持在外钻杆的尾段。

3.根据权利要求2所述的水力大直径分级造穴卸压增透装置，其特征在于：所述分级造穴钻头底座朝向分级造穴钻头射流杆一侧表面具有弹簧磁力挡片，该弹簧磁力挡片设置在分级造穴钻头射流杆的旋转路径上，该弹簧磁力挡片用于在分级造穴钻头射流杆停止转动时吸引分级造穴钻头射流杆，使分级造穴钻头射流杆收纳在外钻杆内部。

4.根据权利要求3所述的水力大直径分级造穴卸压增透装置，其特征在于：所述外钻杆内还设有连接杆，该连接杆两端分别连接钻头尾部和分级造穴钻头的前端。

5.根据权利要求3所述的水力大直径分级造穴卸压增透装置，其特征在于：所述中部开槽中空导水轴通过底座轴承安装在分级造穴钻头底座上，所述分级造穴钻头底座内具有连通中部开槽中空导水轴和内钻杆的底座导水管路，且底座导水管路与底座轴承外壁焊接，所述中部开槽中空导水轴与底座轴承内壁焊接。

6.一种水力大直径分级造穴卸压增透方法，使用如权利要求3所述的水力大直径分级造穴卸压增透装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，水力大直径分级造穴卸压增透装置造穴作业前，通过操纵第一钻杆夹持器和第二钻杆夹持器，将内钻杆、外钻杆、分级造穴钻头、钻头钻进到造穴工作位置；

步骤2，使用耐高压水尾通过内钻杆、分级造穴钻头底座、分级造穴钻头转盘、中部开槽中空导水轴、分级造穴钻头射流可加长杆导水，实现分级造穴钻头射流喷嘴喷出高压射流，两组高压射流反作用力作用于分级造穴钻头转盘，产生扭矩带动分级造穴钻头转盘纵向高速旋转；

步骤3，分级造穴钻头轴向旋转立体造穴，射流喷嘴纵向高速旋转同时，由钻机分别通过第一钻杆夹持器和第二钻杆夹持器带动内钻杆与外钻杆同步轴向旋转，带动分级造穴钻头轴向旋转，进而带动射流喷嘴轴向旋转，完成该位置的立体造穴；

步骤4，完成全煤层段造穴后，停止供水，退出内钻杆、分级造穴钻头，更换加长尺寸的分级造穴钻头射流可加长杆，将内钻杆、分级造穴钻头，与钻头内螺纹旋紧相接，并推送至已造穴孔洞位置，重复步骤2与步骤3，在已有孔穴的基础上，完成造穴钻头大尺寸分级造穴。

7.根据权利要求6所述的水力大直径分级造穴卸压增透方法，其特征在于：在步骤3后包括，步骤31：在步骤3完成该位置的立体造穴后，停止供水，通过弹簧磁力挡片的阻挡与磁力作用，实现分级造穴钻头射流可加长杆回正，继续将内钻杆、外钻杆、分级造穴钻头、钻头钻进到下一造穴工作位置，重复上述步骤3，完成全煤层段连续造穴。