CN117266846A - 松软煤层定向钻智能化驱采装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种松软煤层定向钻智能化驱采装置，包括：氮气发生器，用于产生氮气；钻机，所述钻机用于驱动钻杆；所述钻杆的端部依次设有随钻测量组件、气动螺旋马达及钻头；输氮管路，所述输氮管路一端与氮气发生器的出气口连接，另一端接入所述钻机的气体驱动管路，所述气体驱动管路接入所述气动螺旋马达，并将氮气输送到钻头。通过采用氮气进行驱动，提高驱动性能；并采用氮气对钻头进行降温及保护，提高钻孔效率及安全性。
Description
技术领域
本发明涉及煤层钻孔开采领域，尤其涉及一种松软煤层定向钻智能化驱采装置。
背景技术
近几年，随着国内各大煤矿集团的整合以及资源重整升级利用，诸多松软突出煤层的钻孔掘进开采、钻孔修复，沿用传统的压缩气体或注水辅助驱采，由于含氧量高、含水量大、易造成塌孔、卡钻、喷孔、易助燃等使用弊端，这些弊端的出现已无法满足用户新型高效能安全掘采的需求。
针对现有技术中使用传统的压缩气体或注水辅助驱采造成的上述问题，目前还没有一个有效的解决方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种松软煤层定向钻智能化驱动装置，通过惰性气体氮气进行驱动，并对钻头起到降温及保护作用，进一步提升松软突出煤层以及高瓦斯矿井的钻孔成孔掘进稳定性，避免塌孔，压裂，氧浓度超限，排渣困难等问题，降低油温，提高钻采效率，同时减少瓦斯突出的可能。
为达到上述目的，本发明提供了一种松软煤层定向钻智能化驱动装置，包括：氮气发生器，用于产生氮气；钻机，所述钻机用于驱动钻杆；所述钻杆的端部依次设有随钻测量组件、气动螺旋马达及钻头；输氮管路，所述输氮管路一端与氮气发生器的出气口连接，另一端接入所述钻机的气体驱动管路，所述气体驱动管路接入所述气动螺旋马达，并将氮气输送到钻头。
进一步可选的，所述氮气发生器包括依次连接的压缩空气源组件、压缩空气预处理组件、膜分离制氮组件及气体切换阀组。
进一步可选的，所述钻杆的另一端设有旋转尾接，所述输氮管路与旋转尾接连通，所述旋转尾接与钻机连通。
进一步可选的，所述输氮管路与所述注油泵连通，所述注油泵用于将润滑油泵入所述输氮管路中。
进一步可选的，在煤层的孔口满布有封孔材料；所述钻杆通过孔口固定组件固定在孔口处。
进一步可选的，所述孔口固定组件与所述钻杆之间设有耐磨垫片。
进一步可选的，孔口防爆计算机通过数据传输线与所述钻杆连接，用于检测运行状态。
进一步可选的，所述孔口除尘器通过负压抽采管路与所述孔口固定组件连接，用于抽取钻孔产生的尘土。
进一步可选的，还包括：输送调节组件，所述输送调节组件用于在线调节所述输氮管路中气体的流量及压力。
进一步可选的，还包括防爆控制箱；所述防爆控制箱用于控制氮气发生器的排气及钻机的动力。
上述技术方案具有如下有益效果：通过采用氮气进行驱动，提高驱动性能；并采用氮气对钻头进行降温及保护，提高钻孔效率及安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的松软煤层定向钻智能化驱动装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的氮气发生器的结构示意图。
附图标记：1-氮气发生器；101-压缩空气源组件；102-压缩空气预处理组件；103-膜分离制氮组件；104-气体切换阀组；2-输氮管路；3-注油泵；4-旋转尾接；5-钻机；6-数据传输线；7-钻杆；8-随钻测量组件；9-气动螺旋马达；10-钻头；11-孔口防爆计算机；12-孔口除尘器；13-孔口固定组件；14-耐磨垫片；15-封孔材料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为解决现有技术中采用压缩气体或注水辅助驱采造成的易塌孔、卡钻、喷孔、易助燃等问题，本发明实施例提供了一种松软煤层定向钻智能化驱动装置，图1是本发明实施例提供的松软煤层定向钻智能化驱动装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括：氮气发生器1，用于产生氮气；钻机5，钻机5用于驱动钻杆7；钻杆7的端部依次设有随钻测量组件8、气动螺旋马达9及钻头10；输氮管路2，输氮管路2一端与氮气发生器1的出气口连接，另一端接入钻机5的气体驱动管路，气体驱动管路接入气动螺旋马达9，并将氮气输送到钻头10。
如图1所示，氮气发生器1制取的氮气从输氮管路2传输入钻机5中，又经气体驱动管路输入至气动螺旋马达9，以对气动螺旋马达9进行驱动，氮气还会进入钻头10中，以对钻头10进行降温和保护，避免出现塌孔、压裂、氧浓度超限、排渣困难的问题，提高钻采效率及安全性。
钻机5对钻杆7进行驱动，以保证钻杆7可以完成钻孔，气动螺旋马达9驱动钻头10进行旋转钻孔。钻杆7的端部还设有随钻测量组件8，用于测量钻孔过程中钻杆7的状态及附近状态，并将相关参数传输回控制处。
作为一种可选的实施方式，氮气发生器1包括依次连接的压缩空气源组件101、压缩空气预处理组件102、膜分离制氮组件103及气体切换阀组104。
氮气发生器1包括依次连接的压缩空气源组件101、压缩空气预处理组件102、膜分离制氮组件103及气体切换阀组104。
其中，压缩空气源组件101包括空气压缩及冷干机，用于对气体进行压缩及降温干燥，得到压缩空气。
压缩空气预处理组件102包括稳压罐及过滤器等，用于对压缩空气进行稳压及除尘、除油、除水等。
膜分离制氮组件103通过膜分离技术将氮气与氧气等气体等分离，得到纯净氮气。
气体切换阀组104设有电磁阀及调速阀等，使氮气从不同的管路中输出。
除以上组件以外，氮气发生器1还包括控制箱，用来显示制氮过程中的各项参数，并完成各个组件的控制。
作为一种可选的实施方式，钻杆7的另一端设有旋转尾接4，输氮管路2与旋转尾接4连通，旋转尾接4与钻机5连通。
旋转尾接4与钻杆7的一端连接，钻杆7可在钻机5的驱动下进行打钻，输氮管路2连接入旋转尾接4并接入钻机5的气体驱动管路。
作为一种可选的实施方式，输氮管路2与注油泵3连通，注油泵3用于将润滑油泵入输氮管路2中。
注油泵3将润滑油泵入输氮管路2内，具体的，注油泵3将润滑油雾化，使润滑油可以同氮气一起进入钻机5、气动螺旋马达9等处，使润滑油起到润滑的作用，提高装置的运行效率，保证运行时长。
作为一种可选的实施方式，在煤层的孔口满布有封孔材料15；钻杆7通过孔口固定组件13固定在孔口处。
在松软煤层钻的孔口处满布有封孔材料15，更进一步的，松软煤层的孔口为内凹结构。
孔口固定组件13设于孔口处，并与孔口的两侧固定连接，钻杆7穿过孔口固定组件13钻入孔口，保证钻杆7后端具有支撑点，提高钻杆7的稳定性。
作为一种可选的实施方式，孔口固定组件13与钻杆7之间设有耐磨垫片14。
孔口固定组件13与钻杆7之间还设有耐磨垫片14，耐磨垫片14提高对钻杆7的支撑力，并且放着钻杆7活动时对垫片造成磨损。
作为一种可选的实施方式，孔口防爆计算机11通过数据传输线6与钻杆7连接，用于检测运行状态。
数据传输线6通过随钻测量组件8采集气动螺旋马达9的位置，并将气动螺杆马达的位置传输给孔口防爆计算机11，通过改变气动螺杆马达的角度实现定向功能，从而控制钻头10向目标方向进行钻孔。
作为一种可选的实施方式，孔口除尘器12通过负压抽采管路与孔口固定组件13连接，用于抽取钻孔产生的尘土。
孔口除尘器12通过负压抽采管路抽取孔口钻孔生成的烟尘，减少粉尘飞扬产生的安全隐患。
作为一种可选的实施方式，还包括：输送调节组件，输送调节组件用于在线调节输氮管路2中气体的流量及压力。
输送调节组件可在线自动控制输氮管路2中氮气的流量和压力，更进一步的，输送调节组件可以与随钻测量组件8进行电连接，根据随钻测量组件8测量的参数实时改变氮气的流量和压力。
作为一种可选的实施方式，还包括防爆控制箱；防爆控制箱用于控制氮气发生器1的排气及钻机5的动力。
设计具有煤安认证的智能化防爆控制箱，满足智能化驱采***的控制需求，可统一对氮气发生器1、钻机5等部件进行控制。
上述技术方案具有如下有益效果：通过采用氮气进行驱动，提高驱动性能；并采用氮气对钻头进行降温及保护，提高钻孔效率及安全性。
以上发明的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上内容仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种松软煤层定向钻智能化驱采装置，其特征在于，包括：
氮气发生器，用于产生氮气；
钻机，所述钻机用于驱动钻杆；
所述钻杆的端部依次设有随钻测量组件、气动螺旋马达及钻头；
输氮管路，所述输氮管路一端与氮气发生器的出气口连接，另一端接入所述钻机的气体驱动管路，所述气体驱动管路接入所述气动螺旋马达，并将氮气输送到钻头。
2.根据权利要求1所述的松软煤层定向钻智能化驱采装置，其特征在于：
所述氮气发生器包括依次连接的压缩空气源组件、压缩空气预处理组件、膜分离制氮组件及气体切换阀组。
3.根据权利要求1所述的松软煤层定向钻智能化驱采装置，其特征在于：
所述钻杆的另一端设有旋转尾接，所述输氮管路与旋转尾接连通，所述旋转尾接与钻机连通。
4.根据权利要求1所述的松软煤层定向钻智能化驱采装置，其特征在于：
所述输氮管路与所述注油泵连通，所述注油泵用于将润滑油泵入所述输氮管路中。
5.根据权利要求1所述的松软煤层定向钻智能化驱采装置，其特征在于：
在煤层的孔口满布有封孔材料；
所述钻杆通过孔口固定组件固定在孔口处。
6.根据权利要求5所述的松软煤层定向钻智能化驱采装置，其特征在于：
所述孔口固定组件与所述钻杆之间设有耐磨垫片。
7.根据权利要求1所述的松软煤层定向钻智能化驱采装置，其特征在于：
孔口防爆计算机通过数据传输线与所述钻杆连接，用于检测运行状态。
8.根据权利要求1所述的松软煤层定向钻智能化驱采装置，其特征在于：
所述孔口除尘器通过负压抽采管路与所述孔口固定组件连接，用于抽取钻孔产生的尘土。
9.根据权利要求1所述的松软煤层定向钻智能化驱采装置，其特征在于，还包括：
输送调节组件，所述输送调节组件用于在线调节所述输氮管路中气体的流量及压力。
10.根据权利要求1所述的松软煤层定向钻智能化驱采装置，其特征在于，还包括防爆控制箱；
所述防爆控制箱用于控制氮气发生器的排气及钻机的动力。
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