[发明专利]一种单通道水力喷射冲压短节与方法

权利要求书

1.一种单通道水力喷射冲压短节，其特征在于：包括冲压器本体以及设置在冲压器本体内部的用于切换钻进状态与冲压状态的阀芯组合和用于进行水力喷射冲压的喷嘴；

以钻进方向为前向，冲压器本体的后端设置有第一内锥螺纹接头，冲压器本体的前端设置有第二外锥螺纹接头，冲压器本体的内部沿轴向开设有前后贯通的通孔，通孔上从后至前依次设置有通孔的入口、第一限位台阶、第二限位台阶和通孔的出口，通孔的入口与第一内锥螺纹接头连通，通孔的出口与第二外锥螺纹接头连通，所述阀芯组合设置在通孔内部第一限位台阶和第二限位台阶之间，所述喷嘴设置在冲压器本体上，喷嘴的入口与通孔连通；

阀芯组合包括同轴向从后至前依次设置的拉伸弹簧、顶板和滑锁，拉伸弹簧的后端固定连接在第一限位台阶上，拉伸弹簧的前端与顶板固定连接，顶板与冲压器本体同轴向设置且顶板滑动连接在通孔内，顶板将通孔从后至前分隔为通孔后段和通孔前段，顶板上开设有用于连通通孔后段和通孔前段的水流通道，顶板的前端固定有连接螺柱并与滑锁螺接，通孔的出口后部开设有与滑锁相配合的锁槽；

钻进状态时，拉伸弹簧处于自然状态，喷嘴的入口被顶板的外圆周面封堵，通孔的入口与通孔的出口通过顶板上开设的水流通道连通；

冲压状态时，拉伸弹簧处于拉伸状态，喷嘴的入口与通孔后段连通，通孔的入口与通孔的出口通过相互配合的滑锁与锁槽封闭。

2.根据权利要求1所述的一种单通道水力喷射冲压短节，其特征在于：所述喷嘴设有两个，两个喷嘴环绕冲压器本体的轴线设置且两个喷嘴之间的夹角α为180°。

3.根据权利要求1所述的一种单通道水力喷射冲压短节，其特征在于：所述顶板为一薄圆柱体，顶板上开设的水流通道为沿顶板的轴向设置的圆心角为90°的互为对顶角的两个扇形通道。

4.一种具有如权利要求1至3中任一项所述短节的单通道水力喷射冲压装置，其特征在于：以钻进方向为前向，包括从后至前依次通过螺纹连接的单通道水辫、若干根单通道钻杆、单通道水力喷射冲压短节和钻头；

冲压器本体的第一内锥螺纹接头与单通道钻杆前端的第一外锥螺纹接头螺纹连接，冲压器本体的第二外锥螺纹接头与钻头后部的第二内锥螺纹接头螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的一种单通道水力喷射冲压装置，其特征在于：单通道水辫的进水口通过三通分别连接有低压水管道和高压水管道，低压水管道上设置有低压水阀门，高压水管道上设置有高压水阀门和泄压阀。

6.一种使用如权利要求5所述装置的单通道水力喷射冲压方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)组装单通道水力喷射冲压装置：依次通过螺纹连接单通道水辫、单通道钻杆、单通道水力喷射冲压短节和钻头组成单通道水力喷射冲压装置；

(2)接入低压水和高压水：单通道水辫通过三通分别接入低压水和高压水，低压水用于钻进和退钻，高压水用于冲孔和压裂，低压水通过低压水阀门控制通断，高压水通过高压水阀门控制通断，高压水管道上安装有泄压阀；

(3)钻进：打钻作业前需确保高压水阀门关闭，开启低压水阀门，低压水依次通过单通道水辫、单通道钻杆和单通道水力喷射冲压短节流向钻头，在钻进的过程中冷却钻头和排渣，保证钻进正常进行；

(4)水力喷射冲压：在钻孔施工结束、退钻过程中实施水力喷射冲压作业，此时需进行如下操作，关闭低压水阀门，开启高压水阀门，高压水经单通道水辫、单通道钻杆流入单通道水力喷射冲压短节并作用于阀芯组合，切断连通钻头的通道，高压水改道汇聚至喷嘴喷出，进行水力喷射冲压作业；

(5)切换冲压状态为钻进状态：当某一点的冲孔或压裂作业结束时，关闭高压水阀门，使用泄压阀卸荷单通道水力喷射冲压装置的内部压力，单通道水力喷射冲压短节内的阀芯组合恢复初始状态，再开启低压水阀门，低压水通过单通道水辫、单通道钻杆和单通道水力喷射冲压短节流向钻头，进行退钻作业；

(6)重复冲孔或压裂作业：退钻至下一个冲孔或压裂作业点，重复步骤(4)和步骤(5)。