[发明专利]一种超高压水射流割缝系统及其使用方法

摘要

发明提供一种超高压水射流割缝系统及其使用方法。该系统包括超高压水射流发生系统、钻杆钻具系统、孔口密封器、气渣分离器和钻机。钻机夹持钻杆，带动钻杆旋转并钻入煤岩层中。所述钻头在钻杆的旋转带动下自轴旋转。纳米流体通过超高压水泵和水辫进入钻杆的内腔或通道Ⅰ。所述纳米流体经过内腔送入钻头或经过通道Ⅰ送入通道Ⅱ。所述径向喷嘴形成高压水射流对前方煤体进行冲击。所述轴向喷嘴形成高压水射流对四周煤体进行冲击。煤体经受高压水冲击而破碎或者由钻头研磨破碎。纳米流体经过通道Ⅱ冲击润湿煤屑。该系统能够显著提高煤岩屑的流动性，并为其顺畅排出提供动力，破解因排渣不畅引起的喷孔、堵孔、卡钻等严重影响作业安全的难题。

主权项

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)；/n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)；/n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；/n所述钻头(5)上设有供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；/n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)；/n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；纳米流体携带煤岩渣返出至气渣分离器(14)。/n