一种松软突出煤层长钻孔成孔系统及方法技术方案

发明专利技术提供一种松软突出煤层长钻孔成孔系统及方法。该系统包括水射流发生系统、钻机钻具系统、支撑套管、保压系统和气渣分离器。所述钻机钻具系统包括螺旋钻头、钻杆和钻机。所述钻机夹持钻杆的尾端。所述钻杆内布置有支撑套管。所述保压系统包括保压管、压力显示器和保压管密封装置。所述保压管的前端伸入钻孔中，后端置于钻孔外部。钻机带动钻杆旋转并钻入煤岩层中。该成孔方法，包括放置保压管、钻进破碎、支撑套管从钻头处顶出等步骤。该系统保证了钻孔内的压力稳定，解决了垮孔、埋钻等长距离钻进中出现的问题，既实现了高效通畅的钻进作业，也能最大程度上利用废水进行循环作业，显著提高施工效率和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种松软突出煤层长钻孔成孔系统及方法
本专利技术涉及煤层瓦斯抽采
，特别涉及一种松软突出煤层长钻孔成孔系统及方法。
技术介绍
钻孔长度对瓦斯抽采效果具有重要的影响，而随着煤炭开采深度增大，煤层所具有的高瓦斯压力、高地应力会使钻孔垮塌，导致喷孔、卡钻、埋钻等问题发生，无法保证施工安全，严重影响钻进施工的效率，同时，单纯地增大钻机的扭矩和钻杆的强度，仍不足以解决这类钻进问题。因此在深部煤炭开采领域，亟需一种针对高应力、高瓦斯压力的钻进系统及方法，从而保证深部煤炭资源的安全高效开采。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种松软突出煤层长钻孔成孔系统及方法，以解决现有技术中存在的问题。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种松软突出煤层长钻孔成孔系统，包括水射流发生系统、钻机钻具系统、保压系统和气渣分离器。所述水射流发生系统包括加压泵和纳米流体储罐。所述加压泵和纳米流体储罐之间的管路上设置有纳米流体管道阀门。所述钻机钻具系统包括螺旋钻头、钻杆和钻机。所述螺旋钻头安装在钻杆的首端。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种松软突出煤层长钻孔成孔系统，其特征在于：包括水射流发生系统、钻机钻具系统、保压系统(5)和气渣分离器(7)；/n所述水射流发生系统包括加压泵(10)和所述纳米流体储罐(12)；所述加压泵(10)和纳米流体储罐(12)之间的管路上设置有纳米流体管道阀门(11)；/n所述钻机钻具系统包括螺旋钻头(3)、钻杆(4)和钻机(6)；所述螺旋钻头(3)安装在钻杆(4)的首端；所述螺旋钻头(3)外壁上设置有螺旋叶片(301)。所述螺旋钻头(3)内部具有轴向流道(304)；所述螺旋钻头(3)顶端设置有供高压水射出的高压喷头(302)；所述高压喷头(302)与轴向流道(304)连通；所述钻机(6)夹持钻...

【技术特征摘要】
1.一种松软突出煤层长钻孔成孔系统，其特征在于：包括水射流发生系统、钻机钻具系统、保压系统(5)和气渣分离器(7)；
所述水射流发生系统包括加压泵(10)和所述纳米流体储罐(12)；所述加压泵(10)和纳米流体储罐(12)之间的管路上设置有纳米流体管道阀门(11)；
所述钻机钻具系统包括螺旋钻头(3)、钻杆(4)和钻机(6)；所述螺旋钻头(3)安装在钻杆(4)的首端；所述螺旋钻头(3)外壁上设置有螺旋叶片(301)。所述螺旋钻头(3)内部具有轴向流道(304)；所述螺旋钻头(3)顶端设置有供高压水射出的高压喷头(302)；所述高压喷头(302)与轴向流道(304)连通；所述钻机(6)夹持钻杆(4)的尾端；所述钻杆(4)为双壁钻杆；所述钻杆(4)的内管内腔为中心孔道；所述内管的壁面上设置有导流通孔和导渣通孔；所述钻杆(4)的内管与外管之间的环空间隙为环形孔道；所述中心孔道中布置有支撑套管(401)；所述支撑套管(401)表面间隔布设支撑钩爪(4011)；所述支撑钩爪(4011)采用压簧结构；所述环形孔道中布置有抽渣管(402)和输液管(403)；所述抽渣管(402)通过导渣通孔与中心孔道联通；所述输液管(403)通过导流通孔与中心孔道联通；
所述保压系统(5)包括保压管(501)、压力显示器(502)和保压管密封装置(503)；所述保压管(501)的前端伸入钻孔中，后端置于钻孔外部；所述保压管(501)通过锚杆(13)固定在钻孔孔口孔壁上；所述保压管(501)伸入钻孔部分的外壳直接与钻孔壁接触；所述钻杆(4)从保压管(5)的后端伸入钻孔中；所述保压管(5)后端开口处与钻杆(4)之间安装有保压管密封装置(503)；所述保压管(501)的周壁上开设有抽渣孔；所述保压管(501)的周壁上还安装有压力显示器(502)；所述保压管密封装置(503)上开设有保压管排渣口；抽渣管阀门(505)将钻杆内部的抽渣管(402)与气渣分离器(7)相连接；保压管排渣阀门(504)将保压管末端通过管道与气渣分离器(7)相连接；
工作时，钻机(6)带动钻杆(4)旋转并钻入煤岩层中；所述螺旋钻头(3)在钻杆(4)的旋转带动下自轴旋转；纳米流体通过加压泵(10)送入螺旋钻头(3)；高压喷头(302)喷射轴向的高压液流，在孔底的煤壁上切割出引导孔；螺旋钻头(3)将引导孔扩大；煤岩体由螺旋钻头(3)研磨破碎或经受高压水冲击而破碎；高压水射流冲击煤岩屑，纳米流体携带煤岩渣返出至气渣分离器(7)；钻进完成后，支撑套管(401)从高压喷头(302)孔口处顶出；支撑套管(401)与钻杆(4)分离后，支撑钩爪(4011)自动张开支撑钻孔。


2.根据权利要求1所述的一种松软突出煤层长钻孔成孔系统，其特征在于：所述高压喷头(302)连接有单向阀(303)。


3.根据权利要求1或2所述的一种松软突出煤层长钻孔成孔系统，其特征在于：所述保压管(501)采用金属材料制成。


4.根据权利要求1或3所述的一种松软突出煤层长钻孔成孔系统，其特征在于：所述气渣分离器(7)整体为一个内中空的舱体；所述舱体内腔中布设有筛网(703)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹全乐，张天诚，刘莹，陈子涵，张碧川，刘涵，王智民，王睿智，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50