一種定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿及其使用方法,包括中空的外套管，所述外套管底部外側(cè)設(shè)置有把手，所述外套管底部圓周上設(shè)置有第一注水縫，所述外套管頂部設(shè)置有出水孔，所述外套管內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)套管，所述內(nèi)套管的頂部設(shè)置有分流器，所述內(nèi)套管底部圓周上設(shè)置有第二注水縫，所述第一注水縫與所述第二注水縫之間設(shè)置有閥門,通過該鉆桿及其使用方法致裂后的煤層所產(chǎn)生裂紋大規(guī)模按預(yù)定方向擴(kuò)展，改善煤層透氣性，降低煤層強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦行業(yè)開采的方法，特別是一種定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦行業(yè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支持產(chǎn)業(yè)，如何高效、安全、環(huán)保的開采煤礦是不斷研究的技術(shù)問題?？紤]到煤層巖體的硬性強(qiáng)、密度高，在開采過程中利用水壓致裂技術(shù)可以降低煤層巖體的強(qiáng)度、增強(qiáng)煤層透氣性。現(xiàn)有技術(shù)中，通過單一鉆孔裝置對煤層進(jìn)行注水使其致裂弱化，在煤層中所產(chǎn)生裂紋規(guī)模小，方向不可控，無法使裂紋按預(yù)定方向擴(kuò)展。目前，該項技術(shù)最大的難題就是致裂后的煤層產(chǎn)生的裂紋延展性無法控制，效果差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿及其使用方法，通過該鉆桿及其使用方法致裂后的煤層所產(chǎn)生裂紋大規(guī)模按預(yù)定方向擴(kuò)展，改善煤層透氣性，降低煤層強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿，包括中空的外套管，所述外套管底部外側(cè)設(shè)置有把手，所述外套管底部圓周上設(shè)置有第一注水縫，所述外套管頂部設(shè)置有出水孔，所述外套管內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)套管，所述內(nèi)套管的頂部設(shè)置有分流器，所述內(nèi)套管底部圓周上設(shè)置有第二注水縫，所述第一注水縫與所述第二注水縫之間設(shè)置有閥門。
[0006]所述把手與所述外套管底部橫軸之間的夾角范圍為O?90°。
[0007]所述第一注水縫在所述外套管圓周上位置與所述第二注水縫在所述內(nèi)套管圓周上位置一致。
[0008]本發(fā)明還可以采用一種使用定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿的方法，其步驟如下:
[0009]第一，在待開采煤層工作選擇預(yù)鉆孔的位置，并將所述鉆桿分別與鉆機(jī)、鉆頭連接;
[0010]第二，使用封孔器對鉆桿底部封堵，并連接高壓水管；
[0011]第三，調(diào)整所述鉆桿中的把手角度范圍使之達(dá)到預(yù)定要求；
[0012]第四，旋轉(zhuǎn)所述鉆桿使其第一注水縫的角度與所述步驟2中把手的預(yù)定角度一致；
[0013]第五，開啟所述鉆桿中的閥門，使第一注水縫與第二注水縫重合，通過高壓水管向所述鉆桿內(nèi)注水；
[0014]第六，所述鉆桿中分流器將步驟4中的高壓水橫向分流從出水孔噴射至煤層內(nèi)部，煤層內(nèi)部形成線性平面定向注水裂隙；
[0015]第七，當(dāng)步驟5中注水裂隙達(dá)到要求后，關(guān)閉所述鉆桿中的閥門，不再通過所述鉆桿注水；同時，從鉆孔內(nèi)抽出所述鉆桿；[0016]第八，使用封孔器對步驟6中鉆孔再次封堵，從留有的高壓水管7向鉆孔內(nèi)注水，使煤層裂隙按照既定方向延伸擴(kuò)展，直至整個煤層裂紋深度達(dá)到開采要求。
[0017]所述步驟3中把手調(diào)整角度范圍在O~90°。
[0018]本發(fā)明有益效果:第一，本發(fā)明通過調(diào)整定向把手開啟的角度控制高壓注水進(jìn)入外套管的角度范圍，進(jìn)而控制高壓注水流量、流速。第二，本發(fā)明通過旋轉(zhuǎn)閥門控制第一注水縫、第二注水縫重合、隔閉，滿足快速生成需要。第三，本發(fā)明通過分流器將注入內(nèi)套管的高壓水有效分流成橫向水流噴射進(jìn)煤層，可使煤層內(nèi)形成線性定向注水裂縫，所產(chǎn)生的裂紋面積大、深度強(qiáng)，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省人力。第四，本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計巧妙，操作方便，適于廣泛應(yīng)用。
[0019]附體說明
[0020]圖1是本發(fā)明一種定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明一種定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿A-A剖面圖。
[0022]圖3是使用本發(fā)明一種定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿示意圖。
[0023]附圖標(biāo)記:
[0024]I—外套管11—把手12—第一注水縫13—出水孔14—鐵環(huán)2—內(nèi)套管21—第二注水縫3-分流器4-閥門5—封孔器6—鉆頭7—高壓水管
【具體實施方式】:
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)地說明:
[0026]如圖1，圖2所示，本發(fā)明提供一種定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿，包括中空的外套管1，所述外套管I底部外側(cè)設(shè)置有把手11，所述把手11與所述外套管I底部橫軸之間的夾角范圍為O~90°。所述把手11通過鐵環(huán)14套入外套管底部，把手11焊接在鐵環(huán)14的圓周上，一般情況下把手11為I或2個。在實際生產(chǎn)中，根據(jù)煤層的硬度，調(diào)整把手11的角度來控制向外套管I高壓注水的角度范圍，進(jìn)而保證注水流速、流量。所述外套管I底部圓周上設(shè)置有第一注水縫12，所述外套管頂部設(shè)置有出水孔13，所述外套管內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)套管2，所述內(nèi)套管的頂部設(shè)置有分流器3，所述內(nèi)套管2底部圓周上設(shè)置有第二注水縫21，所述第一注水縫12與所述第二注水縫21之間設(shè)置有閥門4，所述第一注水縫12在外套管I圓周上位置與所述第二注水縫21在內(nèi)套管2圓周上位置一致。這樣，在需要注水時，開啟閥門4，第一注水縫12與第二注水縫21重合，完成注水。關(guān)閉閥門4，第一注水縫12與第二注水縫21也同時被隔開，無法注水。
[0027]如圖3所示，一種使用定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿的方法，采用如下步驟--第一，在待開采煤層工作選擇預(yù)鉆孔的位置，并將所述鉆桿分別與鉆機(jī)、鉆頭6連接；第二，使用封孔器5對鉆桿的外套管I底部封堵，并連接高壓水管7 ;第三，調(diào)整所述鉆桿中的把手11角度范圍使之達(dá)到預(yù)定要求；通常把手11調(diào)整角度范圍在O~90°。第四，旋轉(zhuǎn)所述鉆桿使其第一注水縫12的 角度與所述步驟2中把手11的預(yù)定角度一致；第五，開啟所述鉆桿中的閥門4，使第一注水縫11與第二注水縫21重合，通過高壓水管7向所述鉆桿內(nèi)注水；第六，所述鉆桿中分流器3將步驟4中的高壓水橫向分流從出水孔13噴射至煤層內(nèi)部，煤層內(nèi)部形成線性平面定向注水裂隙；第七，當(dāng)步驟5中注水裂隙達(dá)到要求后，關(guān)閉所述鉆桿中的閥門4，不再通過所述鉆桿注水；同時，從鉆孔內(nèi)抽出所述鉆桿；第八，使用封孔器對步驟6中鉆孔再次封堵，從留有的高壓水管7向鉆孔內(nèi)注水，使煤層裂隙按照既定方向延伸擴(kuò)展，直至整個煤層裂紋深度達(dá)到開采要求。
[0028]本發(fā)明實際工作使用過程:首先，在煤層上選擇預(yù)開鑿位置將鉆桿放入預(yù)定位置后，根據(jù)實際施工現(xiàn)場需要，調(diào)整把手的角度范圍，本發(fā)明將把手控制角度在30°，此時，從高壓管注入外套管的水呈30 °進(jìn)入外套管內(nèi)。隨后，開啟閥門，使第一注水縫與第二注水縫重合。然后，打開高壓水泵，經(jīng)加壓后的水迅速地從第一注水縫和第二注水縫流入內(nèi)套管里的分流器，同時，分流器將從底部頂入的高壓水快速的橫向進(jìn)行分離穿過出水口噴射進(jìn)煤層內(nèi)部，受到高壓線性水流噴射的煤層，會在其內(nèi)部形成線性定向注水裂縫，從而達(dá)到定向水壓致裂煤層的目的。
[0029]以上參照附圖和實施例，對本發(fā)明進(jìn)行了示意性描述，該描述沒有限制性。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)能理解，在實際應(yīng)用中，本發(fā)明中各部件的設(shè)置方式均可能發(fā)生某些改變，而其他人員在其啟示下也可能做出相似設(shè)計。需要指出的是，只要不脫離本型的設(shè)計宗旨，所有顯而易見的改變及其相似設(shè)計，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿，包括中空的外套管，其特征在于，所述外套管底部外側(cè)設(shè)置有把手，所述外套管底部圓周上設(shè)置有第一注水縫，所述外套管頂部設(shè)置有出水孔，所述外套管內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)套管，所述內(nèi)套管的頂部設(shè)置有分流器，所述內(nèi)套管底部圓周上設(shè)置有第二注水縫，所述第一注水縫與所述第二注水縫之間設(shè)置有閥門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿，其特征在于，所述把手與所述外套管底部橫軸之間的夾角范圍為O?90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿，其特征在于，所述第一注水縫在所述外套管圓周上位置與所述第二注水縫在所述內(nèi)套管圓周上位置一致。
4.一種使用如權(quán)利要求1的鉆桿擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的方法: 第一，在待開采煤層工作選擇預(yù)鉆孔的位置，并將所述鉆桿分別與鉆機(jī)、鉆頭連接； 第二，使用封孔器對鉆桿底部封堵，并連接高壓水管； 第三，調(diào)整所述鉆桿中的把手角度范圍使之達(dá)到預(yù)定要求； 第四，旋轉(zhuǎn)所述鉆桿使其第一注水縫的角度與所述步驟2中把手的預(yù)定角度一致；第五，開啟所述鉆桿中的閥門，使第一注水縫與第二注水縫重合，通過高壓水管向所述鉆桿內(nèi)注水； 第六，所述鉆桿中分流器將步驟4中的高壓水橫向分流從出水孔噴射至煤層內(nèi)部，煤層內(nèi)部形成線性平面定向注水裂隙； 第七，當(dāng)步驟5中注水裂隙達(dá)到要求后，關(guān)閉所述鉆桿中的閥門，不再通過所述鉆桿注水；同時，從鉆孔內(nèi)抽出所述鉆桿； 第八，使用封孔器對步驟6中鉆孔再次封堵，從留有的高壓水管7向鉆孔內(nèi)注水，使煤層裂隙按照既定方向延伸擴(kuò)展，直至整個煤層裂紋深度達(dá)到開采要求。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述使用定向擴(kuò)大煤層裂紋規(guī)模的鉆桿方法，其特征在于，所述步驟3中把手調(diào)整角度范圍在O?90°。
【文檔編號】E21B17/00GK103939074SQ201410120394
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】王有熙 申請人:中國人民武裝警察部隊后勤學(xué)院