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专利号: 2021116620752
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于水力压裂的矩形钻孔装置,其特征在于,包括矩形钻头、若干用来组装矩形钻杆的钻杆短节、高压水泵、抽水泵;

所述钻杆短节之间能够进行可拆卸连接;

所述矩形钻杆与矩形钻头之间进行可拆卸连接;

所述矩形钻头的横截面呈矩形结构,所述矩形钻头的侧壁上沿矩形周长方向设置有若干贯通轴向端面的第一水通道,所述矩形钻头钻孔端的第一水通道端口处设置喷嘴;所述矩形钻头的内部矩形空腔形成第一抽水通道,靠近喷嘴的第一抽水通道内设置岩块粉碎组件;

所述矩形钻杆的横截面呈矩形结构,所述矩形钻杆的侧壁上沿矩形周长方向设置有若干贯通轴向端面且与第一水通道一一对应的第二水通道;所述矩形钻杆的内部矩形空腔形成第二抽水通道;

所述第一水通道内设置第一耐高压软管,所述第一抽水通道内设置第一抽水软管;

所述第二水通道内套有能够与第一耐高压软管相连的第二耐高压软管,所述第二抽水通道内套有能够与第一抽水软管相连的第二抽水软管;

所述高压水泵的入口与水箱相连、出口处设置若干能够与相应第二耐高压软管相连的出水通道;

所述抽水泵的出口与水箱相连、入口能够与第二抽水软管相连。

2.如权利要求1所述的基于水力压裂的矩形钻孔装置,其特征在于,所述矩形钻头包括大头段、小头段以及用来连接大头段、小头段的过渡段;

所述喷嘴设置在大头段上;

所述第一耐高压软管的一端与小头段的内侧壁相连。

3.如权利要求1所述的基于水力压裂的矩形钻孔装置,其特征在于,所述喷嘴包括呈三角锥结构的喷嘴主体,所述喷嘴主体的底部为连接圆柱,所述连接圆柱的外壁面上加工有用来与第一水通道相连的连接螺纹;

所述喷嘴的内部为中空腔体,所述喷嘴主体的顶端设置有与中空腔体相连通的喷嘴通道。

4.如权利要求2所述的基于水力压裂的矩形钻孔装置,其特征在于,所述岩块粉碎组件包括传动轴,所述传动轴的外侧壁上设置有若干破岩截齿;

所述传动轴的一端与固定设置在大头段内侧壁上的连接座进行转动连接、另一端与固定设置在大头段内侧壁上的电机进行同轴固定连接。

5.如权利要求2所述的基于水力压裂的矩形钻孔装置,其特征在于,所述过渡段与小头段之间内部内腔的连接处设置有过滤片,所述过滤片上设置有若干过滤孔。

6.如权利要求1所述的基于水力压裂的矩形钻孔装置,其特征在于,所述钻杆短节的横截面呈矩形结构,所述钻杆短节的侧壁上沿矩形周长方向设置有若干贯通轴向端面的用来连成第二水通道的短节水通道;所述钻杆短节的内部矩形空腔形成用来连成第二抽水通道的短节抽水通道;

所述短节水通道内套有用来连成第二耐高压软管的软管短节;

所述短节抽水通道内套有用来连成第二抽水软管的抽水软管短节。

7.如权利要求2所述的基于水力压裂的矩形钻孔装置,其特征在于,所述钻杆短节包括短节主体以及位于短节主体一端的插接端;所述短节主体、插接端的横截面均呈矩形结构;

所述插接端与短节主体具有相同的矩形内侧面,所述插接端的壁厚小于短节主体的壁厚;所述插接端外侧壁上垂直设置若干弹簧销钉;

所述短节主体另一端中部设置有能够与其他钻杆短节的插接端进行插接配合的插接槽;所述插接槽的侧面上垂直设置有若干能够与其他钻杆短节插接端上的弹簧销钉进行配合的销钉连接孔。

8.如权利要求7所述的基于水力压裂的矩形钻孔装置,其特征在于,所述小头段的端面中部设置有能够与钻杆短节的插接端进行插接配合的钻头插接槽;所述钻头插接槽的侧壁上垂直设置有若干能够与钻杆短节插接端上的弹簧销钉进行配合的钻头销钉连接孔。

9.基于水力压裂的矩形钻孔掘进方法,其特征在于,基于如权利要求1~8任一所述的基于水力压裂的矩形钻孔装置实施,包括以下步骤:步骤1:在矩形钻头上安装喷嘴、在第一水通道内安装第一耐高压软管、在第一抽水通道内安装第一抽水软管;

步骤2:将各个第一耐高压软管与钻杆短节内相应的软管短节相连、第一抽水软管与相应钻杆短节内的抽水软管短节相连;然后将该钻杆短节与矩形钻头相连;

步骤3:将步骤2中钻杆短节内的各个软管短节的端部与高压水泵的相应出水通道相连、抽水软管短节的端部与抽水泵的入口相连;

步骤4:依次开启高压水泵、抽水泵、岩石粉碎组件,进行矩形钻孔的正常掘进;

步骤5:依次关闭岩石粉碎组件、抽水泵、高压水泵,在矩形钻杆的端部继续连接钻杆短节,以增加矩形钻杆的长度;

步骤6:重复步骤4‑步骤5,直至钻孔开挖至预定深度;

步骤7:钻孔开挖至预定深度时,依次关闭岩石粉碎组件、抽水泵、高压水泵,钻孔施工完成,拆卸矩形钻杆及矩形钻头。