一种防塌孔的水力压裂钻孔装置的制作方法

本发明涉及水力压裂，尤其涉及一种防塌孔的水力压裂钻孔装置。

背景技术：

1、水力压裂是一种用于在地下岩石层中创建裂缝以释放油、天然气或其他地下资源的技术，在煤矿开采中广泛运用与瓦斯的抽采操作。

2、首先，钻井团队在地下通过钻井设备钻出一口深井，通常是垂直向下钻探，然后可能会延伸成为水平钻井，钻孔完成后，管道和钢管被安装到井孔中。这些管道可以延伸到需要进行水力压裂的地层，水力压裂过程中，一种称为压裂液的液体被注入到地下岩石层中，通常由水、沙子和化学添加剂组成。这种液体的目的是在岩石层中施加压力并创建裂缝，通过压力泵，压裂液被以高压注入到钻孔中，这种高压可以超过岩石的抗压强度，从而导致岩石发生断裂和裂缝的形成，压力使岩石断裂并形成裂缝，压裂液在裂缝中流动并扩展。通常，岩石层中的天然裂缝也可能被利用并扩展，一旦裂缝形成，通常会向其中注入固体支撑材料，如砂子或陶瓷颗粒，以保持裂缝的开放状态，有助于释放嵌藏在岩石中的油或天然气。但是钻孔形成之后容易出现坍塌问题，而现有为了防止钻孔坍塌，通常会在钻孔完成时，将支撑管道送入钻孔内，对钻孔内壁进行支撑，并导向水利压裂管，但是在钻孔完成之后进行支撑管道的布设工程量大极度影响水利压裂效率，且还容易遇见坍塌问题而导致支撑管道布设工程难以进行。

3、因此，现在研发了一种能够在钻孔时对钻孔进行支撑防护，防止钻了内壁坍塌，提高水利压裂操作效率的防塌孔的水力压裂钻孔装置。

技术实现思路

1、为了克服现有技术在钻孔完成之后进行支撑管道的布设工程量大极度影响水利压裂效率，且还容易遇见坍塌问题而导致支撑管道布设工程难以进行的缺点，本发明提供一种能够在钻孔时对钻孔进行支撑防护，防止钻了内壁坍塌，提高水利压裂操作效率的防塌孔的水力压裂钻孔装置。

2、本发明的技术方案是：一种防塌孔的水力压裂钻孔装置，包括有底板、支撑架、连接架、升降机构和钻孔机构，底板共有两个，底板顶部均连接有支撑架，支撑架上部之间连接有连接架，支撑架上设有进行升降控制的升降机构，升降机构上设有进行钻孔控制的钻孔机构。

3、作为本发明的一种优选技术方案，还包括有固定螺栓，底板前后两部均卡接有固定螺栓。

4、作为本发明的一种优选技术方案，升降机构包括有丝杆、驱动电机、移动架、导向杆、伺服电机和转动盘，左部的支撑架与同侧的底板之间转动式连接有丝杆，左部的支撑架顶部连接有驱动电机，驱动电机输出轴与丝杆连接，右部的支撑架与同侧的底板之间连接有导向杆，导向杆上部滑动式连接有移动架，移动架与丝杆螺纹式连接，移动架上连接有伺服电机，伺服电机输出轴上连接有转动盘，驱动电机控制丝杆旋转，使得丝杆转动控制移动架在导向杆上下进行上下移动，移动架上下移动带动伺服电机和转动盘进行上下移动。

5、作为本发明的一种优选技术方案，钻孔机构包括有固定盘、第一固定块、液压夹臂、移动块、传动轴、钻头和凸块，转动盘底部连接有固定盘，固定盘顶部连接有多个第一固定块，第一固定块上均连接有液压夹臂，液压夹臂伸缩端上均连接有移动块，移动块均与固定盘滑动式连接，移动块之间夹持有传动轴，传动轴底部连接有钻头，钻头上部连接有凸块，液压夹臂伸缩端控制移动块相互靠近或远离，移动块相互靠近时对传动轴进行夹持，移动块相互远离时对传动轴进行释放，当移动块对传动轴进行夹持时，伺服电机输出轴控制转动盘旋转会通过固定盘带动移动块进行旋转，移动块旋转带动传动轴转动，传动轴转动带动钻头旋转进行钻孔操作。

6、作为本发明的一种优选技术方案，还包括有推动机构，推动机构包括有套管、第二固定块、转动板、第一扭簧和第一螺纹，传动轴上转动式连接有套管，套管上连接有多个第二固定块，第二固定块上均转动式连接有转动板，转动板均与第二固定块之间连接有多个第一扭簧，套管上部设有第一螺纹，通过第一螺纹能够使套管进行拼接组装，在第一扭簧的作用下，控制转动板在第二固定块上始终保持向外张开的力。

7、作为本发明的一种优选技术方案，还包括有防塌机构，防塌机构包括有支撑管、卡块和第二螺纹，第二固定块之间设有支撑管，支撑管内部连接有多个卡块，卡块均与相邻的转动板挤压配合，支撑管底部设有第二螺纹，在第二螺纹的作用下，支撑管能够进行拼接组装，套管通过转动板和第一扭簧之间的配合，并在向下钻进时利用卡块将支撑管向下带入钻孔内，由支撑管对钻孔内壁进行支撑，防止钻了内壁坍塌。

8、作为本发明的一种优选技术方案，还包括有喷水机构，喷水机构包括有第三固定块、水管、阀门和第二扭簧，套管上下两部均连接有第三固定块，第三固定块之间连接有水管，水管下部转动式连接有阀门，阀门与凸块挤压配合，阀门与水管之间连接有第二扭簧，钻头旋转带动凸块旋转，凸块旋转往复挤压阀门，并与第二扭簧进行配合，使得阀门自动进行开合控制，间隙性的向钻头处进行供水降温，并且能够根据钻头的钻转速自动控制出水量，能够更好的保护钻头。

9、作为本发明的一种优选技术方案，还包括有防护机构，防护机构包括有固定环和隔板，套管下部连接有固定环，固定环上连接有隔板，隔板用于对钻孔底部的沙石进行阻挡，避免进入套管与支撑管之间，确保不会影响后续套管后撤。

10、有益效果：1、本发明通过套管通过转动板和第一扭簧之间的配合，并在向下钻进时利用卡块将支撑管向下带入钻孔内，由支撑管对钻孔内壁进行支撑，能够达到在钻孔时对钻孔进行支撑防护，防止钻了内壁坍塌，提高水利压裂操作效率的效果。

11、2、本发明通过钻头旋转带动凸块旋转，凸块旋转往复挤压阀门，并与第二扭簧进行配合，使得阀门自动进行开合控制，间隙性的向钻头处进行供水降温的操作，能够达到根据钻头的钻转速自动控制出水量，能够更好的保护钻头的效果。

12、3、本发明通过隔板用于对钻孔底部的沙石进行阻挡，能够避免砂石进入套管与支撑管之间，确保不会影响后续套管后撤。

技术特征：

1.一种防塌孔的水力压裂钻孔装置，其特征在于：包括有底板(1)、支撑架(3)、连接架(4)、升降机构(5)和钻孔机构(6)，底板(1)共有两个，底板(1)顶部均连接有支撑架(3)，支撑架(3)上部之间连接有连接架(4)，支撑架(3)上设有进行升降控制的升降机构(5)，升降机构(5)上设有进行钻孔控制的钻孔机构(6)。

2.根据权利要求1所述的一种防塌孔的水力压裂钻孔装置，其特征在于：还包括有固定螺栓(2)，底板(1)前后两部均卡接有固定螺栓(2)。

3.根据权利要求2所述的一种防塌孔的水力压裂钻孔装置，其特征在于：升降机构(5)包括有丝杆(51)、驱动电机(52)、移动架(53)、导向杆(54)、伺服电机(55)和转动盘(56)，左部的支撑架(3)与同侧的底板(1)之间转动式连接有丝杆(51)，左部的支撑架(3)顶部连接有驱动电机(52)，驱动电机(52)输出轴与丝杆(51)连接，右部的支撑架(3)与同侧的底板(1)之间连接有导向杆(54)，导向杆(54)上部滑动式连接有移动架(53)，移动架(53)与丝杆(51)螺纹式连接，移动架(53)上连接有伺服电机(55)，伺服电机(55)输出轴上连接有转动盘(56)，驱动电机(52)控制丝杆(51)旋转，使得丝杆(51)转动控制移动架(53)在导向杆(54)上下进行上下移动，移动架(53)上下移动带动伺服电机(55)和转动盘(56)进行上下移动。

4.根据权利要求3所述的一种防塌孔的水力压裂钻孔装置，其特征在于：钻孔机构(6)包括有固定盘(61)、第一固定块(62)、液压夹臂(63)、移动块(64)、传动轴(65)、钻头(66)和凸块(67)，转动盘(56)底部连接有固定盘(61)，固定盘(61)顶部连接有多个第一固定块(62)，第一固定块(62)上均连接有液压夹臂(63)，液压夹臂(63)伸缩端上均连接有移动块(64)，移动块(64)均与固定盘(61)滑动式连接，移动块(64)之间夹持有传动轴(65)，传动轴(65)底部连接有钻头(66)，钻头(66)上部连接有凸块(67)，液压夹臂(63)伸缩端控制移动块(64)相互靠近或远离，移动块(64)相互靠近时对传动轴(65)进行夹持，移动块(64)相互远离时对传动轴(65)进行释放，当移动块(64)对传动轴(65)进行夹持时，伺服电机(55)输出轴控制转动盘(56)旋转会通过固定盘(61)带动移动块(64)进行旋转，移动块(64)旋转带动传动轴(65)转动，传动轴(65)转动带动钻头(66)旋转进行钻孔操作。

5.根据权利要求4所述的一种防塌孔的水力压裂钻孔装置，其特征在于：还包括有推动机构(7)，推动机构(7)包括有套管(71)、第二固定块(72)、转动板(73)、第一扭簧(74)和第一螺纹(75)，传动轴(65)上转动式连接有套管(71)，套管(71)上连接有多个第二固定块(72)，第二固定块(72)上均转动式连接有转动板(73)，转动板(73)均与第二固定块(72)之间连接有多个第一扭簧(74)，套管(71)上部设有第一螺纹(75)，通过第一螺纹(75)能够使套管(71)进行拼接组装，在第一扭簧(74)的作用下，控制转动板(73)在第二固定块(72)上始终保持向外张开的力。

6.根据权利要求5所述的一种防塌孔的水力压裂钻孔装置，其特征在于：还包括有防塌机构(8)，防塌机构(8)包括有支撑管(81)、卡块(82)和第二螺纹(83)，第二固定块(72)之间设有支撑管(81)，支撑管(81)内部连接有多个卡块(82)，卡块(82)均与相邻的转动板(73)挤压配合，支撑管(81)底部设有第二螺纹(83)，在第二螺纹(83)的作用下，支撑管(81)能够进行拼接组装，套管(71)通过转动板(73)和第一扭簧(74)之间的配合，并在向下钻进时利用卡块(82)将支撑管(81)向下带入钻孔内，由支撑管(81)对钻孔内壁进行支撑，防止钻了内壁坍塌。

7.根据权利要求6所述的一种防塌孔的水力压裂钻孔装置，其特征在于：还包括有喷水机构(9)，喷水机构(9)包括有第三固定块(91)、水管(92)、阀门(93)和第二扭簧(94)，套管(71)上下两部均连接有第三固定块(91)，第三固定块(91)之间连接有水管(92)，水管(92)下部转动式连接有阀门(93)，阀门(93)与凸块(67)挤压配合，阀门(93)与水管(92)之间连接有第二扭簧(94)，钻头(66)旋转带动凸块(67)旋转，凸块(67)旋转往复挤压阀门(93)，并与第二扭簧(94)进行配合，使得阀门(93)自动进行开合控制，间隙性的向钻头(66)处进行供水降温，并且能够根据钻头(66)的钻转速自动控制出水量，能够更好的保护钻头(66)。

8.根据权利要求7所述的一种防塌孔的水力压裂钻孔装置，其特征在于：还包括有防护机构(10)，防护机构(10)包括有固定环(101)和隔板(102)，套管(71)下部连接有固定环(101)，固定环(101)上连接有隔板(102)，隔板(102)用于对钻孔底部的沙石进行阻挡，避免进入套管(71)与支撑管(81)之间，确保不会影响后续套管(71)后撤。

技术总结本发明涉及水力压裂技术领域，尤其涉及一种防塌孔的水力压裂钻孔装置。本发明提供一种能够在钻孔时对钻孔进行支撑防护，防止钻了内壁坍塌，提高水利压裂操作效率的防塌孔的水力压裂钻孔装置。一种防塌孔的水力压裂钻孔装置，包括有底板、支撑架、连接架、升降机构和钻孔机构，底板共有两个，底板顶部均连接有支撑架，支撑架上部之间连接有连接架，支撑架上设有进行升降控制的升降机构，升降机构上设有进行钻孔控制的钻孔机构。本发明通过套管通过转动板和第一扭簧之间的配合，并在向下钻进时利用卡块将支撑管向下带入钻孔内，由支撑管对钻孔内壁进行支撑，能够达到在钻孔时对钻孔进行支撑防护，防止钻了内壁坍塌，提高水利压裂操作效率的效果。技术研发人员：石颜,刘江伟,万杰,赵亚旗,张龙,于国建受保护的技术使用者：淮北矿业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26