一种高压水力压裂一体化钻头的制作方法

1.本实用新型属于水力压裂封孔技术领域，尤其涉及一种高压水力压裂一体化钻头。


背景技术：

2.水力压裂是地面煤层气开发的常规工艺，移植到井下具有异曲同工之妙。在煤矿井下进行高压水力压裂，是煤层增透的特殊途径，是提高预抽瓦斯浓度、缩短抽放时间的有力保障。
3.目前煤矿水力压裂技术首先要采用普通钻头钻孔，然后重新安装割缝刀片进行预割缝，最后安装封孔器，采用高压水沿着预割缝进行压裂。先后需要换三次杆，费时费力，施工效率低，故亟需一种高压水力压裂一体化钻头，使钻孔
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封孔
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压裂一次性完成，提高施工效率。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种高压水力压裂一体化钻头，其能有效解决现有技术存在的上述问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：一种高压水力压裂一体化钻头，其包括钻头管体、钻进钻头、割缝组件、封孔器、套管及压缩组件，所述钻进钻头设于钻头管体顶端，所述封孔器设于钻头管体下部，所述钻头管体内设有管径腔，所述管径腔内设有分流腔，所述分流腔上下两端口的内径均小于与其上下两侧连通处的管径腔内径，所述分流腔内设有水流分割器，所述水流分割器向上或向下移动可分别封闭分流腔上端口和下端口，所述钻头管体内设有将分流腔和封孔器相连通的封孔水流通路，且所述水流分割器移动至分流腔顶部时，所述封孔水流通路与分流腔连通处位于水流分割器下方，所述水流分割器顶部与套管一端连接，所述套管另一端与钻进钻头通过压缩组件连接，所述钻进钻头上设有与管径腔连通的钻进水流通路，所述割缝组件通过铰接方式设于套管上。
6.进一步的，所述钻头管体外壁上开设有压裂水流通路，所述压裂水流通路与封孔器连通。
7.进一步的，所述割缝组件包括割缝刀片，所述钻头管体上设有便于割缝刀片由内向外穿过的刀孔，所述割缝刀片的一端通过铰接方式设于套管上，所述割缝刀片的另一端可穿过刀孔设于钻头管体外，且所述割缝刀片可沿刀孔自由移动。
8.进一步的，所述割缝刀片对称设有两组。
9.进一步的，所述压缩组件包括滑块、限位块、滑杆及弹簧，所述滑块滑动设于套管内并可沿套管上下移动，所述限位块设于套管顶部，且所述限位块上开设有便于滑杆穿过的滑孔，所述滑杆下端穿过滑孔与滑块连接，所述滑杆上端与钻进钻头连接，所述弹簧套接在滑杆上。
10.进一步的，所述弹簧的一端固定在钻进钻头上，所述弹簧的另一端固定在限位块
上。
11.进一步的，所述封孔器采用橡胶制品。
12.进一步的，所述分流腔为圆台形状。
13.进一步的，所述水流分割器为圆台形状。
14.进一步的，所述封孔器为注水式封孔器。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.(1)通过高压泵向管径腔内输送水，在钻进过程中，依靠钻进钻头进行钻进，此时，采用低水压p1，水由管径腔内流出。
17.(2)钻孔完成后，采用中高水压p2，推动水流分割器向上移动，水流分割器带动套管向上移动，滑块沿套管内壁滑动，套管带动限位块向上移动，并使弹簧压缩，在弹簧作用下割缝刀片打开，进行割缝，但水压p2不足以使水流分割器移动至分流腔顶部。
18.(3)割缝完成，采用高水压p3，将水流分割器顶至分流腔顶部，并封闭分流腔上端口，高水压p3通过封孔水流通路进入封孔器，密封后，水流由压裂水流通路流出，对密封段进行压裂。其中，上述水压需满足p1＜p2＜p3。
19.(4)通过本实用新型所述技术方案可使钻孔
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封孔
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压裂一次性完成，提高施工效率。
附图说明
20.图1为本实用新型所述的一种高压水力压裂一体化钻头的结构示意图；
21.图2为图1中a的局部放大图；
22.图3为本实用新型所述的一种高压水力压裂一体化钻头的实施状态图；
23.附图标记说明：
24.钻头管体1、钻进钻头2、封孔器3、套管4、管径腔5、分流腔6、水流分割器7、封孔水流通路8、钻进水流通路9、压裂水流通路10、割缝刀片11、滑块12、限位块13、滑杆14、弹簧15、高压泵16。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地
连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.如图1
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图3所示，一种高压水力压裂一体化钻头，其包括钻头管体1、钻进钻头2、割缝组件、封孔器3、套管4及压缩组件，所述钻进钻头2设于钻头管体1顶端，所述封孔器3设于钻头管体1下部，所述钻头管体1内设有管径腔5，所述管径腔5内设有分流腔6，所述分流腔6上下两端口的内径均小于与其上下两侧连通处的管径腔5内径，所述分流腔6内设有水流分割器7，所述水流分割器7向上或向下移动可分别封闭分流腔6上端口和下端口，所述钻头管体1内设有与分流腔6和封孔器3相连通的封孔水流通路8，且所述水流分割器7移动至分流腔6顶部时，所述封孔水流通路8与分流腔6连通处位于水流分割器7下方，所述水流分割器7顶部与套管4一端连接，所述套管4另一端与钻进钻头2通过压缩组件连接，所述钻进钻头2上设有与管径腔5连通的钻进水流通路9，所述割缝组件通过铰接方式设于套管4上。
29.作为上述技术方案的优选，所述钻头管体1外壁上开设有压裂水流通路10，所述压裂水流通路10与封孔器3连通。
30.作为上述技术方案的优选，所述割缝组件包括割缝刀片11，所述钻头管体1上设有便于割缝刀片11由内向外穿过的刀孔，所述割缝刀片11的一端通过铰接方式设于套管4上，所述割缝刀片11的另一端可穿过刀孔设于钻头管体1外，且所述割缝刀片11可沿刀孔自由移动。
31.作为上述技术方案的优选，所述割缝刀片11对称设有两组。
32.作为上述技术方案的优选，所述压缩组件包括滑块12、限位块13、滑杆14及弹簧15，所述滑块12滑动设于套管4内并可沿套管4上下移动，所述限位块13设于套管4顶部，且所述限位块13上开设有便于滑杆14穿过的滑孔，所述滑杆14下端穿过滑孔与滑块12连接，所述滑杆14上端与钻进钻头2连接，所述弹簧15套接在滑杆14上。
33.作为上述技术方案的优选，所述弹簧15的一端固定在钻进钻头2上，所述弹簧15的另一端固定在限位块13上。
34.作为上述技术方案的优选，所述封孔器3采用橡胶制品。
35.作为上述技术方案的优选，所述分流腔6为圆台形状。
36.作为上述技术方案的优选，所述水流分割器7为圆台形状。
37.作为上述技术方案的优选，所述封孔器3为注水式封孔器。
38.本实用新型实施原理如下：
39.1、通过高压泵16向管径腔内输送水，在钻进过程中，依靠钻进钻头进行钻进，此时，采用低水压p1，水由管径腔内流出。
40.2、钻孔完成后，采用中高水压p2，推动水流分割器向上移动，水流分割器带动套管向上移动，滑块沿套管内壁滑动，套管带动限位块向上移动，并使弹簧压缩，在弹簧作用下割缝刀片打开，进行割缝，但水压p2不足以使水流分割器移动至分流腔顶部。
41.3、割缝完成，采用高水压p3，将水流分割器顶至分流腔顶部，并封闭分流腔上端口，高水压p3通过封孔水流通路进入封孔器，密封后，水流由压裂水流通路流出，对密封段进行压裂。
42.其中，上述水压需满足p1＜p2＜p3。通过本实用新型所述技术方案可使钻孔
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封
孔
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压裂一次性完成，提高施工效率。
43.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。