[发明专利]一种适用于硬岩的水力压裂截割协同装置及使用方法

权利要求书

1.一种适用于硬岩的水力压裂截割协同装置，其特征在于，包括：

钻杆(10)，所述钻杆(10)为水力压裂与掘进一体化钻杆，所述钻杆(10)一端可拆卸连接有锥形钻头(12)；

气动钻孔系统，所述气动钻孔系统用于产出高压气体，并驱动所述钻杆(10)进行钻孔；

水力压裂系统，所述水力压裂系统与所述钻杆(10)连通，所述水力压裂系统用于提供高压力压裂液；

协同控制系统，所述气动钻孔系统、所述水力压裂系统均与所述协同控制系统连通，所述协同控制系统用于实现所述钻杆(10)的气动钻孔、水力压裂功能相互转换；

截割头(13)，所述截割头(13)安装在掘进机上，所述钻杆(10)同轴套设在所述截割头(13)的中部，所述气动钻孔系统与所述截割头(13)传动配合。

2.根据权利要求1所述的适用于硬岩的水力压裂截割协同装置，其特征在于，所述协同控制系统包括气液加压提速箱(5)和气液分离转换室(7)，所述气液加压提速箱(5)固定安装在所述掘进机的控制台(6)上，所述气动钻孔系统、所述水力压裂系统均与所述气液加压提速箱(5)连通；所述钻杆(10)与所述气液分离转换室(7)连通，所述气液分离转换室(7)用于实现所述钻杆(10)的气动钻孔、水力压裂功能相互转换，所述气动钻孔系统、所述水力压裂系统均与所述气液分离转换室(7)连通。

3.根据权利要求2所述的适用于硬岩的水力压裂截割协同装置，其特征在于，所述气动钻孔系统包括高压气动机(17)，所述高压气动机(17)用于产出高压气体，所述高压气动机(17)固定安装在所述气液加压提速箱(5)的内侧底部，所述高压气动机(17)靠近所述气液分离转换室(7)的一侧、所述高压气动机(17)的顶部均固定连通有高压出气管(18)，所述高压出气管(18)上均安装有控制阀(8)，所述高压气动机(17)靠近所述气液分离转换室(7)一侧的所述高压出气管(18)与所述气液分离转换室(7)连通；所述气液分离转换室(7)远离所述高压气动机(17)的一侧连通有动力发动机(9)，所述钻杆(10)、所述截割头(13)均与所述动力发动机(9)传动配合。

4.根据权利要求3所述的适用于硬岩的水力压裂截割协同装置，其特征在于，所述掘进机的顶部固定连接有金属支架保护壳(15)，所述气液分离转换室(7)、所述气液加压提速箱(5)、所述控制台(6)均设置于所述金属支架保护壳(15)内，所述动力发动机(9)固定安装在所述金属支架保护壳(15)上。

5.根据权利要求3所述的适用于硬岩的水力压裂截割协同装置，其特征在于，所述高压气动机(17)包括中心轴23，所述中心轴23的外侧依次套设有动力机芯(24)、旋转外圈(22)，所述中心轴23由低压进气口(25)和高压出气口(26)组成。

6.根据权利要求2所述的适用于硬岩的水力压裂截割协同装置，其特征在于，所述水力压裂系统包括高压水泵箱(1)，所述高压水泵箱(1)内设置有水压加载器(2)，所述高压水泵箱(1)的顶部外壁上固定连接有水压监测仪(3)，所述水压监测仪(3)用于监测所述水压加载器(2)所提升的水压数值；所述高压水泵箱(1)通过高压通水管道(4)与所述气液分离转换室(7)连通，所述气液加压提速箱(5)固定安装在所述高压通水管道(4)上。

7.根据权利要求3所述的适用于硬岩的水力压裂截割协同装置，其特征在于，所述截割头(13)上设置有连接轴(16)，所述动力发动机(9)通过所述连接轴(16)与所述截割头(13)传动配合；所述动力发动机(9)与所述截割头(13)之间设置有角度调节部，所述角度调节部用于控制所述截割头(13)的截割角度。