[发明专利]一种单通道水力喷射冲压短节与方法

说明书

本发明公开了一种单通道水力喷射冲压短节，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；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，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，通孔的出口后部开设有与滑锁相配合的锁槽。本发明同时公开了一种单通道水力喷射冲压装置和单通道水力喷射冲压方法。本发明可直接通过螺纹连接与现有钻具配套使用，操控简单，避免了以往钻孔成孔后进行压裂或冲孔时的繁琐操作。

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯强化抽采增透技术领域，涉及一种单通道水力喷射冲压短节与方法。

背景技术

抽采是煤矿瓦斯治理的主要途径，数十年的工程实践形成的技术已经能够基本满足目前煤矿安全生产的要求。例如松动爆破、水力压裂、水力割缝、水力冲孔、钻冲一体化、钻冲扩一体化等技术，这些技术在一定程度上有效的增加了煤层的渗透性，取得了一些效果。但是，要由“抽得出向抽得快、抽得省、抽得全”转化，还需要理论的进一步完善、技术的继续创新和新装备的研制。只有如此，才能够实现空间上的多途径和时间上的多阶段性的四维空间抽采。

水力冲压则将水力冲孔技术及水力喷射压裂技术有效结合，充分利用了水力冲孔可以出煤卸压增透，水力喷射压裂技术可开启、扩展、延伸煤层裂隙增透的优点，两者各取所长，对于有效治理瓦斯灾害有着显著成效。但是水力冲压增透抽采瓦斯涉及打钻、水力冲孔、水力压裂等步骤，钻孔成孔后需要退钻、移钻，然后再使用普通油管或连续油管将冲压器送到压裂、冲孔位置，其作业时间长、劳动强度大。双通道钻冲压一体化装置与方法避免了以往钻孔成孔后进行压裂或冲孔时的繁琐操作，但是在现场使用的过程中也会遇到如下问题：（1）钻冲压施工时，需要使用专用的双通道水辫、双通道钻杆，这需要现场提前进行更换水辫、钻杆以及钻杆加持器等工作；（2）整套装置组装时，相邻两根钻杆螺接经常会发生内通道密封不严的问题，导致控制装置失灵；此问题产生的原因有二：一是，钻杆出厂时，内通道长度不够，使得相邻两个钻杆螺接后内通道没有彼此对接，进而留下缝隙；二是，钻杆经多次装、卸后，螺接处的密封胶圈损坏；（3）内通道需要及时维护，防止煤粉进入；上述三个问题的存在给双通道钻冲压一体化装置的现场应用和推广带来了极大的阻力。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种单通道水力喷射冲压短节与方法，可直接通过螺纹连接与现有钻具配套使用，操控简单，避免了以往钻孔成孔后进行压裂或冲孔时的繁琐操作，能够减少劳动强度，节省作业时间并提高工作效率。

本发明为了解决上述问题所采取的技术方案是，提供了一种单通道水力喷射冲压短节，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。