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[发明专利]一种煤矿坑道钻机用上卸钻杆装置和系统及上卸钻杆方法-CN202111067675.4有效
发明人：刘智;李泉新;刘建林;赵江鹏;王四一;方俊;杨冬冬 -专利权人：中煤科工集团西安研究院有限公司
申请日： 2021-09-13 - 公布日： 2023-08-11 - 主分类号： E21B19/14 文献下载
摘要：本发明公开一种煤矿坑道钻机用上卸钻杆装置和系统及上卸钻杆方法，包括托举装置、两个夹紧装置以及驱动装置；托举装置包括依次相连的支座、摆动臂、翻转臂、支梁和伸缩筒，摆动臂、翻转臂和支梁形成的三连杆铰接结构能在三个摆线马达作用下调整支梁及其内伸缩筒上两个夹紧装置的位置；驱动装置的驱动头包括开口朝向侧方的U形框架、设在框架顶板和底板间的上滚柱组和下滚柱组，上滚柱组和下滚柱组能夹紧两个夹紧装置上的钻杆并带动钻杆旋转。本发明可根据煤矿井下钻场空间大小及障碍物情况灵活操控托举装置的空间活动范围，空间适应能力强，适合煤矿井下狭小空间使用，利用机械装置代替人工进行上卸钻杆，使用范围广。
一种煤矿坑道钻机用上钻杆装置系统方法

[发明专利]一种现场取样、混样、检测及高精度缩分一体化装置-CN202211621383.5有效
发明人：黄晟辉;王四一;孟祥瑞;吴金生 -专利权人：中国地质科学院探矿工艺研究所;河南省有色金属地质矿产局第四地质大队
申请日： 2022-12-16 - 公布日： 2023-08-08 - 主分类号： G01N23/2202 文献下载
摘要：本发明公开了一种现场取样、混样、检测及高精度缩分一体化装置，自上而下依次设置有旋流取样器、混样器、闸阀、旋转式机械缩分器，所述混样器上设置有检测装置；采用空气反循环连续取样工艺钻进地层时，通过双壁钻杆中心通道上返的岩矿样和气体进入所述旋流取样器实现固气分离，分离后的固体岩矿样进入所述混样器，岩矿样在所述混样器内进行充分混合并通过所述检测装置进行岩矿样即时化学分析，打开所述闸阀，充分混合后的岩矿样通过所述闸阀进入所述旋转式缩分器后获得缩分样品。本装置可用于收集RC岩样、混合均匀岩样、现场快速检测矿产品味及高精度缩分岩样，提高利用空气反循环连续取样钻进技术找矿的效率，达到快速经济找矿的目的。
一种现场取样混样检测高精度一体化装置

[发明专利]一种煤矿井下顺煤层定向孔复合开分支方法-CN202210509327.6有效
发明人：许超;李泉新;姜磊;方俊;刘智;刘建林;陈盼;王四一 -专利权人：中煤科工集团西安研究院有限公司
申请日： 2022-05-10 - 公布日： 2023-06-09 - 主分类号： E21B43/30 文献下载
摘要：本发明公开一种煤矿井下顺煤层定向孔复合开分支方法，包括：根据获得的定向孔轨迹数据和煤层倾角预测值在已经形成的定向孔内选择第一个分支点，轨迹数据包括钻孔倾角和钻孔方位角；提钻至钻头到达步骤1选择的第一个分支点处，复测第一个分支点前后预定距离内的钻孔倾角和钻孔方位角，完成第一个分支点的校准；控制钻杆转速及马达复合转速在第一个分支点处进行复合定向开分支钻进，并在钻进到指定位置后测量钻孔倾角；在每个开出的分支孔内依次开出下一个分支孔，直至钻进至预定深度，完成定向孔复合开分支作业。本发明确定了煤矿井下顺煤层定向孔复合开分支钻进中钻杆转速与马达复合转速关系，解决了煤矿井下顺煤层定向开分支困难的难题。
一种煤矿井下煤层定向复合分支方法

[实用新型]一种煤矿井下钻井液循环净化系统-CN202222555230.7有效
发明人： 王四一;刘建林;赵江鹏;李泉新;刘智 -专利权人：中煤科工西安研究院（集团）有限公司
申请日： 2022-09-26 - 公布日： 2023-06-09 - 主分类号： C02F1/52 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种煤矿井下钻井液循环净化系统，设置：第一处理箱，第一处理箱上依次搭设振动筛和絮凝加药装置，钻井液经振动筛进行振动过滤后，絮凝加药装置给第一处理箱内加入絮凝剂，絮凝处理获得初级处理水；第二处理箱，第二处理箱上搭设离心机，接收初级处理水进行离心后排入第二处理箱内储存。可去除10‑3μm以下的固体颗粒，经净化处理的钻井液可重复使用，不会对泥浆泵和螺杆马达造成损伤，大幅降低钻孔施工用水量；通过增加絮凝加药装置，使细颗粒聚集，降低对离心机转速(分离因数)的要求，提高设备安全系数，降低了煤安申请难度，有利于在煤矿井下进行推广应用。
一种煤矿井下钻井循环净化系统

[发明专利]煤矿井下快速插接高压动态密封旋转送水器及使用方法-CN202210523519.2有效
发明人：方俊;李泉新;刘飞;褚志伟;王四一;杨冬冬;杨哲;刘桂芹 -专利权人：中煤科工集团西安研究院有限公司
申请日： 2022-05-13 - 公布日： 2023-05-16 - 主分类号： E21C35/20 文献下载
摘要：本发明提供了一种煤矿井下快速插接高压动态密封旋转送水器及使用方法，包括旋转外管，旋转外管包括从前端至后端依次一体成型设置的夹持体、组合静态密封体和旋转动态密封体，夹持体、组合静态密封体和旋转动态密封体均为轴向中空结构且同轴设置，内部形成一条过水流道；旋转动态密封体内设置有送水轴；二级旋转密封腔体内的送水轴上套装有两个滚动轴承、两个挡环和两个及以上动态密封装置，使得旋转外管能够绕着送水轴转动。本发明采用插接方式与矿用钻杆快速连接，通过两个动态密封装置的双重旋转动密封作用，避免了高压水从送水轴与旋转动态密封体之间的环状间隙泄漏。
煤矿井下快速插接高压动态密封旋转送水器使用方法

[发明专利]煤矿井下顶板高位定向孔局部护孔钻具及其施工方法-CN202310073618.X在审
发明人：赵建国;李泉新;刘建林;杨冬冬;王四一;杨伟锋;刘智;刘飞 -专利权人：中煤科工西安研究院（集团）有限公司
申请日： 2023-01-17 - 公布日： 2023-05-09 - 主分类号： E21B7/20 文献下载
摘要：本发明公开一种煤矿井下顶板高位定向孔局部护孔钻具及其施工方法，包括中空套管，还包括设置在中空套管轴向头端的套管鞋，中空套管内沿轴向由后向前依次连通设置有扶正器、液动冲击器、直螺杆马达、推送器和扫孔器；扫孔器包括由后向前连接设置的扫孔器本体和导向器本体，导向器本体包括连接设置的连接段和球形段，球形段外壁上间设多个螺旋翼，相邻螺旋翼之间形成螺旋槽，连接段能够与扫孔器本体插接或螺纹配合，流经扫孔器内管体的高压冲洗介质能够推动活塞组件轴向移动，进而推动扫孔刀翼组件经长方形贯通孔伸出第一管体，实现机械扫孔；流经扫孔器内管体的高压冲洗介质还能经长方形贯通孔和反向射流孔喷出，实现水力冲孔。
煤矿井下顶板高位定向局部护孔钻具及其施工方法

[发明专利]一种冲击碎岩机理试验装置-CN202010720224.5有效
发明人：刘建林;王四一;李泉新;赵江鹏;李姗;刘飞;刘智;曹明 -专利权人：中煤科工集团西安研究院有限公司
申请日： 2020-07-24 - 公布日： 2023-04-28 - 主分类号： G01N3/303 文献下载
摘要：本发明公开了一种冲击碎岩机理试验装置，包括冲锤机构、碎岩夹持组件、预压力机构、碎岩齿夹持机构、岩样固定机构、数据采集系统等，所述冲锤机构位于碎岩夹持组件的上空并正对碎岩夹持组件，通过调整冲锤机构的冲击高度和/或冲锤质量来调节碎岩受到的冲击功大小；所述碎岩夹持组件通过改变第一半夹具和第二半夹具的形状最终改变碎岩的形状和尺寸，从而选出适合特殊地层钻进的碎岩；预压力机构对测试岩样施加预压力以模拟真实碎岩工况。本发明能够通过调节冲锤质量、冲击高度两种方式调节冲击能，可更换不同规格尺寸和形状的冲击齿，可实现测试岩样周向和轴向预压，可重复性好，可监测岩样试块受力及破碎过程，有利于深入揭示碎岩机理。
一种击碎机理试验装置

[发明专利]一种孔口净化装置及近水平钻进冲洗液孔口净化系统-CN202211319094.X在审
发明人： 王四一;赵江鹏;刘建林;李泉新;杨冬冬;杨伟锋;刘智 -专利权人：中煤科工西安研究院（集团）有限公司
申请日： 2022-10-26 - 公布日： 2023-04-11 - 主分类号： E21B21/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种孔口净化装置及近水平钻进冲洗液孔口净化系统，该系统包括孔口装置、孔口净化装置和絮凝加药装置，其中，孔口净化装置设置：絮凝过滤总成，絮凝过滤总成至少设置壳体，壳体内间隔套设第一滚桶和第二滚桶；在所述的第一滚桶和第二滚桶的轴向穿插设置搅拌过滤总成；钻进冲洗液由端部通入第一滚桶后进行初步离心过滤，后在壳体内通过搅拌过滤总成进行搅拌絮凝，絮凝后的液体由端部进入第二滚桶进行二次离心过滤后排出。本发明给出的装置和系统，可去除10‑3μm以下的固体颗粒，经净化处理的冲洗液可重复使用，不会对泥浆泵和螺杆马达造成损伤，大幅降低钻孔施工用水量。
一种孔口净化装置水平钻进冲洗净化系统

[发明专利]煤矿井下集束式大直径定向钻扩一体化工具及方法-CN202110300549.2有效
发明人：许超;李泉新;方俊;陈盼;褚志伟;赵建国;刘飞;王四一 -专利权人：中煤科工集团西安研究院有限公司
申请日： 2021-03-22 - 公布日： 2023-01-31 - 主分类号： E21B7/04 文献下载
摘要：本发明公开一种煤矿井下集束式大直径定向钻扩一体化工具及方法，包括大直径随钻扩孔装置和先导定向钻具组合；大直径随钻扩孔装置包括扩孔钻头总成、中心管、围绕中心管周向均布且与中心管平行的三个直螺杆钻具；三个直螺杆钻具与中心管内的四级腔室连通，通过四级腔室分配，实现冲洗液依次驱动上部集束式直螺杆及下部定向弯螺杆，实现定向钻进及随钻扩孔同时进行。本发明通过合理分配钻进过程中高压冲洗液，可实现定向钻进和扩孔钻进，减少大直径钻孔施工过程中施工工序，同时利用冲洗液驱动大直径钻头扩孔避免依靠孔口动力旋转带来钻具事故风险，既适用于煤层钻进，也适用于岩层钻进，对于大直径钻孔安全高效成孔具有重要意义。
煤矿井下集束直径定向一体化工具方法

[发明专利]一种可调式混合器、不提钻气举反循环钻具及钻进方法-CN202011605591.7有效
发明人：郝世俊;赵建国;赵江鹏;李泉新;刘建林;刘智;王四一 -专利权人：中煤科工集团西安研究院有限公司
申请日： 2020-12-30 - 公布日： 2022-09-13 - 主分类号： E21B21/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种可调式混合器、不提钻气举反循环钻具及钻进方法，该钻具包括依次设置的空气压缩机、气水龙头、双壁钻杆、可调式混合器、单壁钻杆和钻头，其中，可调式混合器沿钻具长度方向依次设置有多个；本发明包括混合器主体和控制阀，在使用可调式混合器时，当孔内压力达到预紧力范围内时，混合器的阀芯上移，注气腔开启压缩空气进入双壁钻杆内管，与内管中的钻井液混合并形成气举，从而建立孔内钻井液的反循环流动，实现携带岩屑，清洁孔底、冷却钻头等功能。采用本发明的钻具和钻进方法，不需要频繁提钻对混合器的沉没深度进行调整，实现了不提钻反循环连续钻进作业。
一种调式混合器不提钻气举反循环钻进方法

[发明专利]一种用于含水地层的空气反循环连续取样钻进系统及工艺方法-CN202010276877.9有效
发明人：黄晟辉;孟祥瑞;王四一;钱锋;吴金生;赵远刚 -专利权人：中国地质科学院探矿工艺研究所
申请日： 2020-04-10 - 公布日： 2022-08-23 - 主分类号： E21B49/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于含水地层的空气反循环连续取样钻进系统及工艺方法，本发明系统包括反循环钻机、钻具、空压机、正反循环远程切换接头、正循环排渣引流装置、正循环排出岩屑样的分离收集装置以及反循环排出岩屑样的分离收集装置，关闭正反循环远程切换接头，关闭双壁钻杆的内管通道，地层水在地底高压空气作用下，经由钻孔孔底依次通过钻孔孔壁与双壁钻杆外壁间隙、正循环排渣引流装置、正循环排出岩屑样的分离收集装置进行地层水排出与监测，开启正反循环远程切换接头，实现干燥岩屑样采集。本发明工艺方法在含水地层钻探采样过程中，利用正循环实现含水地层排水，利用反循环实现干燥岩样采集，在保证返出岩矿样干燥的前提下提高岩样采取率。
一种用于含水地层空气循环连续取样钻进系统工艺方法

[发明专利]煤矿井下大直径防溜插接密封套管、护孔工装及护孔方法-CN202210602488.X在审
发明人：杨旭;刘建林;马强;赵建国;张宏杰;杨冬冬;王磊;王四一 -专利权人：山西天地王坡煤业有限公司;中煤科工集团西安研究院有限公司
申请日： 2022-05-30 - 公布日： 2022-08-09 - 主分类号： E21B17/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种煤矿井下大直径防溜插接密封套管、护孔工装及护孔方法，包括防溜接头和插接套管，所述的防溜接头包括第一管体，所述的第一管体的侧壁上沿周向均匀开设有多个矩形槽，每个所述的矩形槽中均设置有防溜结构，本发明中防溜接头与插接套管之间以及相邻的插接套管之间均采用插接的连接方式，通过第一环形卡扣和环形卡扣槽配合连接，通过设置在母接头上螺钉孔和外部螺钉配合，解决了现有技术中螺纹连接式套管中存在的效率低下，防溜接头采用可伸缩的支腿，通过控制水压控制支腿的伸缩，对于大角度上仰孔中，能够有效的防止钻孔内插接套管下溜，解决了现有技术中大角度仰孔中套管易下溜的技术问题。
煤矿井下直径插接密封套管工装方法

[发明专利]一种煤矿井下孔内积水抽排装置及方法-CN202010839125.9有效
发明人：杨冬冬;李泉新;赵江鹏;刘建林;王四一;赵建国 -专利权人：中煤科工集团西安研究院有限公司
申请日： 2020-08-19 - 公布日： 2022-07-19 - 主分类号： E21B43/00 文献下载
摘要：本发明提供了一种煤矿井下孔内积水抽排装置，包括分别安装于煤矿井下钻孔内外的抽水钻具及外部管汇，抽水钻具包括由钻孔底至钻孔口依次安装的抽水钻头、射吸短接、双壁钻杆和双壁送风器；外部管汇包括负压抽吸管路、第一注气管路和第二注气管路。本发明还提供了一种煤矿井下孔内积水抽排的方法，采用本发明装置，利用孔口负压抽吸排水、钻具环空注气驱动孔底射吸短接抽吸排水及钻孔环空压风排水相结合的的方法，有效解决煤矿井下孔内积水问题，抽排水效果显著；整个系统连接稳定，气密性强，工作稳定；采用空气作为抽排水动力介质，孔壁扰动较小，有效减少了钻孔孔壁坍塌风险；整体结构简单，没有复杂的机械结构，易损件少，整套系统使用寿命长。
一种煤矿井下积水装置方法

[发明专利]煤矿井下孔底自发电有线地质导向随钻测量系统及方法-CN202210267896.4在审
发明人：李泉新;方俊;刘建林;郝世俊;许超;褚志伟;王四一;刘桂芹 -专利权人：中煤科工集团西安研究院有限公司
申请日： 2022-03-17 - 公布日： 2022-06-24 - 主分类号： E21B7/04 文献下载
摘要：本发明提供了一种煤矿井下孔底自发电有线地质导向随钻测量系统及方法，包括从头端至尾端依次相连的孔底自发电有线地质导向探管、双芯有缆钻杆和无线随钻送水器；孔底自发电有线地质导向探管中，磁力耦合转子与带磁旋转涡轮同轴相对套装设置，带磁旋转涡轮转动时在磁耦合作用下带动磁力耦合转子转动，磁力耦合转子与发电机的驱动轴相连带动发电机发电。本发明利用泥浆泵提供的钻进用高压水进行孔底自发电供电，供电能力强、供电电压稳定，满足多参数测量耗电需求，孔底自发电有线地质导向探管可长时间稳定工作，减少了频繁退钻。本发明相对传统有线传输方式，信号传输距离提升一倍以上，提升了数据传输效率。
煤矿井下发电有线地质导向测量系统方法

[发明专利]基于中空螺杆钻具的煤矿井下近钻头多参数随钻测量系统-CN202210297337.8在审
发明人：李泉新;褚志伟;方俊;刘建林;陈龙;刘智;曹明;王四一 -专利权人：中煤科工集团西安研究院有限公司
申请日： 2022-03-24 - 公布日： 2022-06-10 - 主分类号： E21B44/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于中空螺杆钻具的煤矿井下近钻头多参数随钻测量系统，包括中空螺杆钻具和近钻头测量仪器，中空螺杆钻具内设置有中心通孔，近钻头测量仪器安装在中空螺杆钻具的中心通孔内部和两端。定向钻进过程中，近钻头测量仪器实时测量钻头处的钻孔轨迹参数、煤系地层地质参数和钻进工程参数，以有线传输方式传输至上部随钻测量系统，并由上部随钻测量系统传输至孔口。本发明的近钻头多参数随钻测量系统具有结构可靠性高、信号传输快速稳定、仪器尺寸短、对螺杆钻具造斜能力影响小、参数测量种类多等显著优势，为钻孔轨迹精准控制、钻进工况识别和参数优化提供了依据，支撑煤矿井下智能定向钻进的实现。
基于中空螺杆煤矿井下钻头参数测量系统

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