[发明专利]一种水力联合机械修孔装置及方法

说明书

本发明属于煤层瓦斯抽采技术领域，具体公开一种水力联合机械修孔装置及方法，包括水箱，与水箱相连的高压水泵，高压水泵出水端通过连接接头与高压胶管连接，高压胶管缠绕于盘管器上，高压胶管另一端通过连接接头与旋转钻头连接，旋转钻头包括旋转体和位于旋转体前端通过螺纹连接的带切削齿三翼钻头，带切削齿三翼钻头前部设置三翼切削齿，用于破煤，并有一个中间喷嘴，形成的射流用于降温，后部设置反向喷嘴，形成射流提供动力、清渣，减少了正向喷嘴的数量，从而降低了正向喷嘴水射流的阻力，可以有效的减小阻力，增大动力以解决上述问题，另可通过抽采管进入钻孔进行破煤修复，无需破坏封孔设施修复钻孔，保证了钻孔的完整性。

技术领域

本发明属于煤层瓦斯抽采技术领域，尤其涉及一种水力联合机械修孔装置及方法。

背景技术

煤层气（瓦斯）的高效抽采不仅能够促进我国能源战略的顺利实施，而且能够降低温室气体排放，对我国生态文明建设具有至关重要的作用。但我国赋存条件复杂，多为松软低透煤层，瓦斯抽采过程中经常出现塌孔、堵孔现象，且随着开采深度的不断增加，这一现象日益加剧，导致瓦斯抽采率低，严重制约了我国能源战略的实施和生态文明建设。保障瓦斯流动通道的通畅，提高钻孔利用率是提高瓦斯抽采率的有效方法。对塌孔、堵孔钻孔进行修复，清除钻孔内煤渣，是简便易行且经济高效的技术手段。

常用的钻孔修复方法是用钻机进行重新钻孔，这种方法耗时、成本高，且实际参数与原钻孔参数相差较大，易串孔，增大了瓦斯抽采难度。近年来国内学者采用自驱钻头修孔，经济高效。此外，采用负压吸出钻孔中煤渣、岩屑，该方法仅适用于颗粒较小的煤渣，无法排出塌孔造成的大块煤渣、岩块及煤泥。如何清除钻孔中岩屑、煤渣，恢复钻孔抽采能力，是保证钻孔高效使用、瓦斯高效抽采的重要前提。针对这一问题，近年来有国内学者采用水射流自驱钻头修孔，如申请号为CN201410827235.8和申请号为CN201420843765.7，是均利用水压自驱钻头装置排渣，恢复钻孔抽采能力，其自驱钻头装置前部设置多个正向喷嘴，用于破煤清渣，后部设置多个喷嘴，形成射流提供动力。但随着抽采钻孔长度增长，管道自重增加，导致阻力增大，自驱钻头无法提供足够动力到达钻孔深部，无法修复长钻孔；降低阻力是自驱钻头修复长钻孔的有效途径，传统自驱钻孔正向喷嘴形成的水射流是阻力的主要组成部分，且压力、流量越高，阻力越大。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以修复坍塌煤孔的水力联合机械自驱钻头修孔装置及方法，解决目前低透气性煤层的瓦斯抽采中，煤孔坍塌修复过程中短钻孔资源浪费严重，长钻孔难以修复的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种水力联合机械修孔装置，包括水箱，与水箱相连的高压水泵，所述高压水泵出水端通过连接接头与高压胶管连接，所述高压胶管缠绕于盘管器上，所述高压胶管另一端通过连接接头与旋转钻头连接，所述旋转钻头包括旋转体和位于旋转体前端通过螺纹连接的带切削齿三翼钻头，所述钻头带有三翼切削齿，用于旋转时破煤，提高了破煤效率，一方面可通过抽采管进入钻孔进行破煤修复，无需破坏封孔设施，修复钻孔的同时，又保证了钻孔的完整性；另一方面极大减小阻力的同时又可提供足够动力用于长钻孔修复。

进一步的，所述旋转体包括入口连接螺母，与入口连接螺母右端通过螺纹连接的圆柱形壳体，所述壳体内设有轴芯，所述轴芯两端外侧与壳体之间分别设有一个轴承，所述轴芯与入口连接螺母接触一端还设有旋转密封座，所述轴芯与壳体之间还设有限速组件，限速组件用于降低旋转体的旋转速度。

进一步的，所述限速组件设置于轴芯、壳体以及轴芯两端轴承之间的位置，所述限速组件包括套设于轴芯外端的套筒，位于套筒和轴芯之间的环形重量块，所述环形重量块与轴芯右端的轴承之间设有弹簧。