一种超临界液氮射流硬岩钻进装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种临界液氮射流硬岩钻进装置及方法，针对在硬岩层钻进时，普通水射流的钻进效率不高，以及刀具磨损程度较大等问题。本发明专利技术基于冷热交替致裂的原理，以超临界液氮和高温水的交汇实现了硬岩的高钻进率；提供的钻进装置具有机械脉冲装置和喷嘴摆动装置，可有效破碎未被刀具切割并易对钻头产生磨损的硬岩凸台部分。本装置与常规钻探装置相比，可以起到提高钻进效率，减小钻头刀具损耗的作用。

A supercritical liquid nitrogen jet hard rock drilling device and method

【技术实现步骤摘要】
一种超临界液氮射流硬岩钻进装置及方法
本专利技术涉及岩石钻进领域，具体而言涉及一种超临界液氮射流硬岩钻进装置及方法。
技术介绍
当前在石油、矿产等开采开发过程中，硬岩地段的钻进十分困难，如何更有效地在硬岩地段钻进是当前困扰技术人员的主要问题之一。硬岩地段钻进的难点在于：(1)硬岩地段的钻进属于高耗材工作，单独采用水射流辅助岩石钻进技术虽然有助于扩张岩石裂隙进而提高钻进速度，但仅使用水作为喷射流体无法避免水储备量不足问题；(2)硬岩地段的钻进属于高耗能工作，能耗过高不仅无法满足经济方面的要求，并且极易在钻进过程中出现设备损耗问题；(3)普通钻头在硬岩地段钻进过程中磨损程度极大，会导致钻进进度缓慢等问题。提高钻进效率，减少刀具消耗，是降低硬岩掘进成本的主要目标，更是能源开发、隧道建设等重大工程的根本任务。因此，提高在硬岩地段的钻进效率和延长钻头使用寿命必须从多角度考虑对现有技术进行革新。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决在硬岩层钻进时，普通水射流的钻进效率不高，以及刀具磨损程度较大的问题，提供了一种超临界液氮射流硬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超临界液氮射流硬岩钻进装置，包括钻头(15)、外接发生装置和钻进动力组；钻头主要包括加热套管(15-1)、挡板开关装置(15-2)、喷嘴摆动装置(15-3)、高压喷嘴(15-4)、四周连有磁性球的曲面钢片(16)；外接发生装置主要包括液氮罐(1)、水箱(2)、水泵(3)、电加热片(4)、中压容器(5)、保温保压管道(6)、输液管(7)；钻进动力组包括密封圈(8)、旋转输水器(9)、液压钻机卡盘(10)、电动滑轮(11)、固定桩(12)、井口密封装置(13)、钻杆(14)；所述一种超临界液氮射流硬岩钻进装置，其特征在于：/na.所述钻头内超临界液氮射流由机械脉冲装置控制，所述机械脉冲装置...

【技术特征摘要】
1.一种超临界液氮射流硬岩钻进装置，包括钻头(15)、外接发生装置和钻进动力组；钻头主要包括加热套管(15-1)、挡板开关装置(15-2)、喷嘴摆动装置(15-3)、高压喷嘴(15-4)、四周连有磁性球的曲面钢片(16)；外接发生装置主要包括液氮罐(1)、水箱(2)、水泵(3)、电加热片(4)、中压容器(5)、保温保压管道(6)、输液管(7)；钻进动力组包括密封圈(8)、旋转输水器(9)、液压钻机卡盘(10)、电动滑轮(11)、固定桩(12)、井口密封装置(13)、钻杆(14)；所述一种超临界液氮射流硬岩钻进装置，其特征在于：
a.所述钻头内超临界液氮射流由机械脉冲装置控制，所述机械脉冲装置设置于钻头中每条保温保压管道内，与喷嘴相邻；机械脉冲装置由设置于管道轴心的四周连有磁性球(ABCD)的曲面钢片(16)和管道壁上的挡板开关装置(15-2)构成；其中带直流电的磁性区(15-2-2)和感应区(15-2-3)被四片磁性球挡板(15-2-1)围绕，磁性球挡板通过穿过弹簧收纳盒(15-2-6)的牵引线与从动轮B(15-2-12)相连，弹簧(15-2-4)一端连于磁性球挡板上，另一端连于弹簧收纳盒，内置扭簧的L形挡板(15-2-5)位于管壁内侧，与从动轮A(15-2-11)上的牵引线(15-2-7)相连；轮轴(15-2-13)两端固定于挡板开关锁盒(15-2-9)内一对对立壁上，内置交流电控制磁区的主动轮(15-2-10)固定在轮轴中央，两边各串连着从动轮A和从动轮B，一端固定有轴电机(15-2-14)，从动轮与轴的接触面涂有润滑剂，电线(15-2-8)连接着轴电机及感应区...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓峰，曲展慧，聂爱国，周家恒，简权，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11