[发明专利]一种激光-高压水射流联合钻具及方法

权利要求书

1.一种激光-高压水射流联合钻具，其特征是，包括钻头、连杆、激光系统、一级连杆夹持装置、二级连杆夹持装置和尾部连杆，其中：

所述连杆包括若干节，各节连杆之间套接；

所述钻头设置于最前端的连杆的前端，所述连杆的中间中空，用于容纳所述激光系统，所述连杆的后部外侧设置有一级连杆夹持装置，最后端的连杆的后部连接所述尾部连杆，所述尾部连杆的外侧设置有二级连杆夹持装置；

所述钻头外延环向设置有若干水刀，且水刀的角度可调；

所述激光系统套设在所述连杆的内部，且与连杆的内壁不发生干涉。

2.如权利要求1所述的一种激光-高压水射流联合钻具，其特征是，所述钻头的后端与最前端的连杆连接，中间设置有通孔。

3.如权利要求1所述的一种激光-高压水射流联合钻具，其特征是，所述钻头可旋转，并带动所述水刀旋转，形成不同直径的圆形水射流切割面。

4.如权利要求1所述的一种激光-高压水射流联合钻具，其特征是，所述水刀的喷嘴处设置有防护装置。

5.如权利要求1或4所述的一种激光-高压水射流联合钻具，其特征是，所述水刀通过连接管路连接供水机构，所述供水机构的供水压力可调整。

6.如权利要求1所述的一种激光-高压水射流联合钻具，其特征是，相邻连杆之间通过螺纹连接，且相邻连杆之间设置有锁紧件。

7.如权利要求1所述的一种激光-高压水射流联合钻具，其特征是，所述二级连杆夹持装置可前后移动，可沿中心轴旋转；

或，所述一级连杆夹持装置、二级连杆夹持装置连接动力装置，为所述一级连杆夹持装置、二级连杆夹持装置提供动力。

8.如权利要求1所述的一种激光-高压水射流联合钻具，其特征是，所述激光系统包括激光头、激光光纤、球形旋转接头、激光头固定管、固定管夹持装置和激光器。激光头固定管的直径小于所述连杆的最小直径，套设在连杆内，所述球形旋转接头前端连接激光头，后端连接激光头固定管，激光头固定管尾端连接在固定管夹持装置上，所述球形旋转接头可转动，所述激光头通过激光光纤连接激光器。

9.基于权利要求1-7中任一项所述的钻具的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

二级连杆夹持装置抱紧尾部连杆，带动连杆，进而带动钻头旋转推进，位于钻头上的若干不同角度的水刀旋转切割前方岩体，形成不同直径的圆形水射流切缝，进而在岩石上形成裂隙网络，弱化前方岩体；

激光头在球形旋转接头调节下，环向照射前方被水射流弱化的岩体，岩体在水刀和激光头共同作用下破碎形成岩石碎屑，岩石碎屑由水刀出射的水射流冲洗作用下沿钻孔壁与连杆之间形成的排渣通道排出，完成联合钻孔施工。

10.如权利要求9所述的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

在钻进过程中，需要进行多级连杆连接时，当第一根连杆前进至指定位置时，一级连杆夹持装置将第一根连杆夹紧，二级连杆夹持装置反转并退回至初始位置，将尾部连杆与第一根连杆拆卸分离；将第二根连杆拼接放置于第一根连杆与尾部连杆之间，二级连杆夹持装置旋转推进，带动尾部连杆与第二根连杆尾端连接，并将第二根连杆前端与第一根连杆尾端连接，重复上述过程，直到满足接杆需求。