CN214997790U - 一种用于煤层卸压增透的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于煤层卸压增透的设备，包括多功能钻杆、可变径造穴装置、钻头，钻头安装在多功能钻杆的端部，并与多功能钻杆连通，可变径造穴装置与多功能钻杆连通设置，多功能钻杆包括钻杆壳体和第一内顶杆，第一内顶杆设在钻杆壳体内，第一内顶杆与钻杆壳体之间形成第一通道，第一内顶杆内设有第二通道，第一通道与钻头连通，用于输送冷却排渣介质，第二通道与可变径造穴装置连通，用于输送可变径造穴装置转换介质。本实用新型的用于煤层卸压增透的设备可以在钻进的同时进行扩孔造穴，释放地应力，提高瓦斯抽采效率。

Description

一种用于煤层卸压增透的设备

技术领域

本实用新型涉及钻探技术领域，具体涉及一种用于煤层卸压增透的设备。

背景技术

瓦斯抽采是煤矿开采中重要的环节，在瓦斯抽采过程中，随着煤层开采深度的增加，煤层内部地应力也随之上升，瓦斯抽采难度逐步变大。为提高瓦斯抽采效率，缩短瓦斯抽采周期，常采用扩孔造穴的施工工艺来实现煤层内部卸压增透。扩孔造穴通过可变径造穴装置在煤层内部掏出一定量的煤体，释放地应力，对瓦斯抽采效率的提升效果明显，且钻孔对周边煤体的影响范围较大，不易出现空白带，传统的卸压增透工序可实现钻孔周边大范围的影响，但受煤层及地质状况影响，无法实现对重点区域进行准确的卸压增透施工，只能依靠经验进行，影响瓦斯抽取效率，提高了瓦斯治理成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于煤层卸压增透的设备，在长距离钻孔的同时进行卸压增透，解决瓦斯抽采中施工量大，抽采成本高的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于煤层卸压增透的设备，包括多功能钻杆、可变径造穴装置、钻头，所述钻头安装在所述多功能钻杆的端部，并与所述多功能钻杆连通，所述可变径造穴装置与所述多功能钻杆连通设置，所述多功能钻杆包括钻杆壳体和第一内顶杆，所述第一内顶杆设在所述钻杆壳体内，所述第一内顶杆与所述钻杆壳体之间形成第一通道，所述第一内顶杆内设有第二通道，所述第一通道与所述钻头连通，用于输送冷却排渣介质，所述第二通道与所述可变径造穴装置连通，用于输送高压介质。

进一步地，所述钻头与所述可变径造穴装置之间设有钻孔轨迹调整装置，用于调整所述钻头钻进的轨迹。

进一步地，所述多功能钻杆还连接有随钻测量装置，随钻测量装置能够检测所述钻头的位置信息。

进一步地，所述多功能钻杆还连接有多功能旋转接头，所述多功能旋转接头包括外壳体、内壳体、第二内顶杆，所述外壳体与所述内壳体之间形成第三通道，所述第二内顶杆中设有第四通道，所述第一通道与所述第三通道连通，所述第二通道与所述第四通道连通。

进一步地，所述内壳体上设有通孔，所述外壳体上也设有通孔，所述第一通道与所述第二通道通过所述内壳体上设置的通孔连通，所述外壳体设置的通孔与所述第三通道连通。

进一步地，所述第四通道与所述第三通道阻隔。

进一步地，所述多功能旋转接通通过管道连接有泥浆泵站。

进一步地，还包括定向钻机，所述定向钻机驱动多功能钻杆钻进。

进一步地，所述多功能钻杆与所述定向钻机之间连接有封孔装置，所述封孔装置用于收集钻进产生的煤水渣。

进一步地，所述封孔装置通过管道连接有固液分离计量装置，所述固液分离计量装置用于分离所述封孔装置收集的煤水渣。

本实用新型的有益效果：

本实用新型一种用于煤层卸压增透的设备，包括多功能钻杆、可变径造穴装置、钻头，钻头安装在多功能钻杆的端部，并与多功能钻杆连通，可变径造穴装置与多功能钻杆连通设置，多功能钻杆包括钻杆壳体和第一内顶杆，第一内顶杆设在钻杆壳体内，第一内顶杆与钻杆壳体之间形成第一通道，第一内顶杆内设有第二通道，第一通道与钻头连通，用于输送冷却排渣介质，第二通道与可变径造穴装置连通，用于输送可变径造穴装置转换介质。本实用新型的用于煤层卸压增透的设备可以在钻进的同时进行扩孔造穴，减小地应力对钻进的影响，提高瓦斯抽采效率。

进一步地，在钻进过程中，钻进轨迹偏离预设轨迹后，通过螺杆马达能够自动修正钻进轨迹，确保长距离钻孔时钻进轨迹正确，实现定向区域内准确卸压，减少钻孔施工量，从根本上避免了瓦斯抽采空白带的产生。

附图说明

图1是本实用新型一种用于煤层定点卸压增透的设备的示意图；

图2是本实用新型一种用于煤层定点卸压增透的设备中多功能钻杆与多功能旋转接头的剖视图。

图中各标记对应的名称：

1、定向钻机，2、多功能钻杆，21、钻杆壳体，22、第一内顶杆，23、第一通道，24、第二通道，3、钻头，4、可变径造穴装置，5、多功能旋转接头，51、旋转接头外壳体，52、旋转接头内壳体，53、第二内顶杆，54、第三通道，55、第四通道，6、泥浆泵站，7、无线随钻测量装置，8、螺杆马达，9、封孔装置，10、固液分离计量装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的实施例1：

如图1－图2所示，用于煤层定点卸压增透的设备，包括定向钻机1、多功能钻杆2、钻头3、可变径造穴装置4，定向钻机1用于驱动多功能钻杆2钻进，钻头3安装在多功能钻杆2的端部，可变径造穴装置4也安装在多功能钻杆2上，能够在钻进的同时对煤层进行卸压增透。

如图1所示，多功能钻杆2与定向钻机1转动连接，定向钻机1用来向多功能钻杆2提供旋转切削的动力。

多功能钻杆2在钻进过程中，钻杆和钻头3会产生高温，钻进过程中煤渣等杂质也会进入钻杆中，所以钻进中需要对钻头3和钻杆进行冷却和排渣，本实施例中，多功能钻杆2采用双通道钻杆，包括钻杆壳体21、第一内顶杆22，钻杆壳体21和内顶杆之间具有贯通的第一通道23，内顶杆中沿内顶杆长度方向设有贯通的第二通道24，第一通道23和第二通道24独立设计，并具有高压密封功能，实际使用时，在腔体中通入排渣冷却介质，确保钻进过程中钻渣顺利排出并保证合适的工作温度。

排渣冷却介质的导入需要通过多功能旋转接头5来完成，如图2所示，多功能旋转接头5采用双通道旋转接头，包括旋转接头外壳体51、旋转接头内壳体52、第二内顶杆53，旋转接头外壳体51和旋转接头内壳体52之间贯通，形成第三通道54，第二顶杆内具有第四通道55，实际使用时，将多功能旋转接头5旋进多功能钻杆2中，第一通道23与第三通道54连通，第二通道24与第四通道55连通，排渣冷却介质通过依次通过第三通道54和第一通道23进入钻杆，第二通道24和第四通道55用于为可变径机械造穴装置提供驱动力。

如图2所示，旋转接头外壳体51与旋转接头内壳体52上均设有通孔，通孔通过管道与泥浆泵站6连接，排渣冷却介质通过通孔依次进入第三通道54和第一通道23。旋转接头外壳体51上在第二内顶杆53对应位置也设有通孔，通过管道与泥浆泵站6连接，高压介质通过通孔依次进入第四通道55和第二通道24。

可变径造穴装置4与多功能钻杆2连接，可变径造穴装置4在正常钻进时，可变径造穴装置4与多功能钻杆2之间连通，排渣冷却介质能够顺利进入钻头3处，不影响钻进，钻进到特定位置需要进行泄压增透时，高压介质依次通过第四通道55和第二通道24进入可变径造穴装置4中，可变径造穴装置4进行转换，破坏周边媒体，在煤层内部形成一定的空洞，实现泄压增透，本实施例中，可变径造穴装置4采用机械变径造穴装置，机械变径造穴装置的结构和工作原理属于现有技术，如授权公告号CN210217825U的实用新型公开的一种煤层中液动力机械一体化变径造穴装置(与本案为同一申请人)，在此不再赘述。

冷却排渣介质和高压介质的输入是通过泥浆泵站6实现的，泥浆泵站6通过管路与多功能钻杆2连通，实际工作时，钻机驱动多功能钻杆2进行钻进操作持续钻进，在钻进至需要进行泄压增透的指定高地应力区时，通过泥浆泵站6调整供入高压介质，使可变径造穴装置4转换，利用可变径造穴装置4破坏钻孔周边煤体，在煤层内部的指定区域形成孔洞进行泄压增透，来释放地应力，钻进与泄压增透能够同时进行，显著提高瓦斯抽采效率。

钻杆钻进过程中，钻头3位置会出现偏差，导致钻孔轨迹偏离预设的轨迹，影响钻孔效果，需要通过钻孔轨迹调整装置调整钻孔轨迹，本实施例中，钻孔轨迹调整装置采用螺杆马达8，钻头3后部设有无线随钻测量装置7和螺杆马达8，钻进过程中，无线随钻测量装置7能够不间断的检测钻头3的当前位置，并将位置信息发送至定向钻机1，定向钻机1中设有计算机，能够根据无线随钻测量装置7提供的位置信息生成钻孔轨迹，使钻孔的轨迹可视化，通过对比钻孔轨迹与预设轨迹，当实际钻孔轨迹出现偏差时，通过螺杆马达8纠正钻孔轨迹。

正常钻进时，螺杆马达8中通入的是冷却排渣介质等正常钻进需要的介质，需要纠正轨迹时，定向钻机1停止旋转，钻头3不再旋转，然后通过泥浆泵站6供入一定量的高压水，使螺杆马达8的动力部分旋转，定向钻机1只提供推进力，依靠螺杆马达8自带的工具面向角改变当前钻进轨迹，螺杆马达8属于现有技术，在此不再赘述，当实际钻进轨迹满足预设轨迹的要求后，定向钻进旋转并推进，恢复正常的钻进。

钻进过程中排出的煤水渣等可以通过封孔装置9收集起来，封孔装置9设在定向钻机1与钻进面之间，与钻杆连通。

封孔装置9通过管道连接有固液分离计量装置10，能够对封孔装置9收集到的煤水渣等进行分离和计量，便于分析煤层情况。

工作原理：定向钻机1驱动钻杆进行钻进操作持续钻进，在钻进至需要进行泄压增透的指定高地应力区时，通过泥浆泵站6调整供入高压介质，使可变径造穴装置4转换，利用可变径造穴装置4破坏钻孔周边煤体，在煤层内部的指定区域形成孔洞进行泄压增透，来释放地应力，钻进与泄压增透能够同时进行，无线随钻测量装置7能够实时检测当前钻进轨迹，当钻进轨迹出现偏差时，钻头3停止旋转，在螺杆马达8中通入高压水，驱动螺杆马达8动作，修正钻进轨迹，轨迹达到要求后，钻头3继续旋转钻进。

本实用新型的用于煤层定点卸压增透的设备，钻进的同时能够进行通过可变径造穴装置4进行卸压增透，并能够自动修正钻进轨迹，释放地应力确保安全的同时显著提高瓦斯抽采效率。

在其他实施例中，可变径造穴装置4可采用水射流式可变径造穴装置4，也可实现卸压增透。

Claims (10)

1.一种用于煤层卸压增透的设备，其特征在于：包括多功能钻杆、可变径造穴装置、钻头，所述钻头安装在所述多功能钻杆的端部，并与所述多功能钻杆连通，所述可变径造穴装置与所述多功能钻杆连通设置，所述多功能钻杆包括钻杆壳体和第一内顶杆，所述第一内顶杆设在所述钻杆壳体内，所述第一内顶杆与所述钻杆壳体之间形成第一通道，所述第一内顶杆内设有第二通道，所述第一通道与所述钻头连通，用于输送冷却排渣介质，所述第二通道与所述可变径造穴装置连通，用于输送高压介质。

2.根据权利要求1所述的用于煤层卸压增透的设备，其特征在于：所述钻头与所述可变径造穴装置之间设有钻孔轨迹调整装置，用于调整所述钻头钻进的轨迹。

3.根据权利要求2所述的用于煤层卸压增透的设备，其特征在于：所述多功能钻杆还连接有随钻测量装置，随钻测量装置能够检测所述钻头的位置信息。

4.根据权利要求1所述的用于煤层卸压增透的设备，其特征在于：所述多功能钻杆还连接有多功能旋转接头，所述多功能旋转接头包括外壳体、内壳体、第二内顶杆，所述外壳体与所述内壳体之间形成第三通道，所述第二内顶杆中设有第四通道，所述第一通道与所述第三通道连通，所述第二通道与所述第四通道连通。

5.根据权利要求4所述的用于煤层卸压增透的设备，其特征在于：所述内壳体上设有通孔，所述外壳体上也设有通孔，所述第一通道与所述第二通道通过所述内壳体上设置的通孔连通，所述外壳体设置的通孔与所述第三通道连通。

6.根据权利要求4所述的用于煤层卸压增透的设备，其特征在于：所述第四通道与所述第三通道阻隔。

7.根据权利要求1所述的用于煤层卸压增透的设备，其特征在于：所述多功能旋转接通通过管道连接有泥浆泵站。

8.根据权利要求1所述的用于煤层卸压增透的设备，其特征在于：还包括定向钻机，所述定向钻机驱动多功能钻杆钻进。

9.根据权利要求8所述的用于煤层卸压增透的设备，其特征在于：所述多功能钻杆与所述定向钻机之间连接有封孔装置，所述封孔装置用于收集钻进产生的煤水渣。

10.根据权利要求9所述的用于煤层卸压增透的设备，其特征在于：所述封孔装置通过管道连接有固液分离计量装置，所述固液分离计量装置用于分离所述封孔装置收集的煤水渣。

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