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专利号: 2021107755318
申请人: 长江大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,包括:

外壳,其顶部与钻杆固定连接,其底部开设有出水口;

钻头,转动安装在所述外壳的底部;

水力驱动件,固定安装在所述外壳的底部,其输出端与所述钻头固定连接,用于驱动所述钻头转动;

射流发生机构,固定安装在所述外壳内,并与所述出水口连通,用于在所述出水口处产生高压射流冲击岩石;所述射流发生机构也与所述水力驱动件的进水口连通,用于驱动所述水力驱动件工作以使所述钻头转动破岩;

所述射流发生机构包括:

提升阀腔体,固定安装在所述外壳内,所述提升阀腔体的外壁与所述外壳的内壁形成一主流腔室;所述提升阀腔体底部开有提升阀主流道,底部外壁开有主流入口,所述提升阀主流道通过所述主流入口与所述主流腔室连通;

提升阀,沿竖直方向滑动安装在所述提升阀腔体内部,用于调节所述提升阀主流道中流体的流量;

升降驱动组件,活动安装在所述提升阀腔体内部,并与所述提升阀固定连接,用于驱动所述提升阀在所述提升阀腔体内部沿竖直方向作升降运动,从而开启或关闭所述提升阀主流道,并在开启所述提升阀时,在所述提升阀主流道内发生水锤效应从而喷出高压射流;

所述提升阀腔体内开有第一安装腔、控制流上腔室、控制腔和主流腔,所述第一安装腔依次贯穿所述控制流上腔室、所述控制腔、主流腔并与所述提升阀主流道连通;

所述升降驱动组件包括:

滑套,沿竖直方向滑动安装在所述第一安装腔内,其顶部与所述控制流上腔室连通,所述提升阀固定安装在所述滑套的底部,并位于所述主流腔内;

控制锤,固定安装在所述滑套的中部,并位于所述控制腔内,所述控制锤将所述控制腔分隔成相互独立的控制腔上腔、控制锤腔和控制腔下腔;所述控制锤的上方且位于所述滑套的侧壁开有控制锤上流道,所述控制锤的下方且位于所述滑套的侧壁开有控制锤下流道,所述控制锤腔的侧壁开有控制锤流道;所述提升阀腔体的侧壁开有控制流入口,所述控制流入口的两端分别与所述控制锤腔和所述外壳的内腔连通;

导向轴套,沿竖直方向滑动安装在所述滑套内,其顶部与所述控制流上腔室连通,所述导向轴套的中部外壁开有导向轴流道,所述导向轴流道始终与所述控制锤流道连通;

所述导向轴套在所述滑套内沿竖直方向滑动至所述导向轴流道与所述控制锤上流道连通时,所述高压射流经所述控制流入口进入所述控制锤腔,然后通过所述控制锤流道进入所述控制腔上腔,由于持续的流体流入,推动所述控制锤和所述提升阀下降,直至所述控制锤的顶部受所述控制腔的底部阻挡停止,此时,所述提升阀关闭所述提升阀主流道;

所述导向轴套在所述滑套内沿竖直方向滑动至所述导向轴流道与所述控制锤下流道连通时,所述高压射流经所述控制流入口进入所述控制锤腔,然后通过所述控制锤流道进入所述控制锤下流道,由于持续的流体流入,推动所述控制锤和所述提升阀上升,直至所述控制锤的顶部受所述控制腔的顶部阻挡停止,此时,所述提升阀打开所述提升阀主流道。

2.根据权利要求1所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述控制锤的顶端面和底端面均开有第一凹槽。

3.根据权利要求1所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述提升阀腔体的顶部侧壁和底部侧壁分别开有换向流上入口和换向流下入口,所述换向流上入口的一端和所述换向流下入口的一端均与所述外壳的内腔连通;

所述滑套的顶部侧壁和底部侧壁分别开有提升阀上流道和提升阀下流道;所述滑套的顶部内壁和底部内壁分别固定设置有第一凸缘和第二凸缘;所述导向轴套的顶部和底部分别开有第一轴肩和第二轴肩,所述第一凸缘和所述第一轴肩之间形成换向腔上腔,所述第二凸缘和所述第二轴肩之间形成换向腔下腔。

4.根据权利要求3所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述第一轴肩的顶端开设有第二凹槽,所述第二轴肩的底部开有第三凹槽。

5.根据权利要求3所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述提升阀腔体上沿竖直方向开设有控制流道,所述换向流上入口、所述换向流下入口以及所述控制流入口均与所述控制流道连通。

6.根据权利要求1所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述导向轴套的顶部侧壁以及底部侧壁均开有泄压孔;所述提升阀腔体的底部还开设有控制流下腔室,所述控制流下腔室位于所述控制腔和所述主流腔之间,所述控制流下腔室的侧壁开有泄压通道,所述泄压通道与所述外壳的内腔连通,所述泄压通道中固定安装有单向阀,只允许所述控制流下腔室内的流体流向所述外壳的内腔;所述滑套的底部侧壁开有提升阀泄压口,所述滑套的内腔通过所述提升阀泄压口始终与所述控制流下腔室连通。

7.根据权利要求1所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述外壳的底部固定连接有钻头接箍,所述钻头转动安装在所述钻头接箍的外侧,所述钻头的内壁和所述钻头接箍的外壁形成一环腔,所述环腔与所述外壳的内腔相通,所述水力驱动件固定安装在所述环腔内部,并且所述水力驱动件为涡轮;所述环腔与所述射流发生机构连通,向所述环腔通入高压射流,所述水力驱动件即能够工作并驱动所述钻头转动。

8.根据权利要求7所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述钻头接箍沿竖直方向开有主流泄压流道,所述主流泄压流道的一端与所述环腔连通,另一端穿过所述提升阀腔体与所述主流腔连通。