[發(fā)明專利]一種快速精準探查煤層底板隱伏突水通道的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010519521.3
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111827878B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 關(guān)永強;劉存玉;趙章;王鐵記;張會松;張朋;郭江;關(guān)世盟
• 申請（專利權(quán)）人: 冀中能源峰峰集團有限公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B7/06;E21B7/18;E21B17/10
• 代理公司: 合肥律通專利代理事務所(普通合伙) 34140
• 代理人: 鄭松林

1.一種快速精準探查煤層底板隱伏突水通道的方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1，分析工作面突水的水文地質(zhì)條件，根據(jù)工作面突水位置，確定施工垂直鉆孔的位置；

步驟2，進行射流孔設(shè)計；

步驟3，進行施工層位的選擇；

步驟4，快速施工垂直鉆孔，垂直鉆孔未下套管之前，進行測井來進一步確定目的層的物性特征，選擇最佳層段；

步驟5，評價地層固結(jié)程度，選擇合適的鉆頭和鉆井液；

步驟6，收集巖石物性、含水層厚度和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，選擇最合適的鉆孔形式；

步驟7，確保套管和地層有較好的固結(jié)以支撐噴射口；

步驟8，根據(jù)設(shè)計，全方位施工射流鉆孔，根據(jù)突水點位置、現(xiàn)場其它有關(guān)突水信息和工作面水文條件，確定優(yōu)先施工方位，然后間隔逐方位左右施工，直至找到突水通道位置為止；

所述步驟1的所述鉆孔后期能夠延深至奧灰層位，做水文觀測孔或堵源鉆孔使用；

所述步驟2包括：根據(jù)垂直鉆孔選擇煤層底板以下的隔水巖層內(nèi)全方位布置射流孔，射流孔水平長度100m，孔間距的確定以突水通道分布不超過工作面開采線前后30m和礦區(qū)最小構(gòu)造半徑來計算和確定；

所述步驟3包括：射流鉆孔布置在煤層底板以下的粉砂質(zhì)泥巖層或泥質(zhì)粉砂巖隔水的巖層內(nèi)，一旦遇到大的裂隙，射流鉆孔將停止向前鉆進，此處即確定為突水通道所在位置；

所述步驟4采用T130或T200美國車載鉆機實施；

所述步驟4包括：

步驟41，用鉆頭在設(shè)計部位的套管上磨銑開孔；

步驟42，用帶噴射鉆頭的軟管，借助高壓射流進行水力破巖；

步驟43，在目的層中不同部位鉆出多個井眼；

步驟44，水力噴射鉆進：高壓泵對無固相鉆井液加壓，連續(xù)油管輸送到鉆孔內(nèi)目的層，鉆井液經(jīng)噴射鉆頭，高壓轉(zhuǎn)換成高速射流的動能穿透地層，最終形成徑向分支孔；

所述步驟44實施中使用導向鞋來控制方向，使用陀螺儀系統(tǒng)精確定位，同一地層或單孔的不同層位均能夠進行徑向鉆進，適用于煤層、泥頁巖、碳酸巖、泥質(zhì)粉砂巖；

所述步驟44進行水力噴射鉆進的施工參數(shù)包括：一個徑向分支孔需起下連續(xù)油管兩次；徑向分支孔直徑25—76mm；穿透深度0-100m；設(shè)計溫度在120℃以下，壓力最高達到90MPa；最大作業(yè)井深度3680m；無固相鉆井液，液體過濾到10μm以下；

所述步驟44水力噴射鉆進，高壓泵對無固相鉆井液加壓，最大的壓力為20000psi；

所述步驟7包括：套管內(nèi)設(shè)置油管，油管與套管的間隙之間對稱設(shè)置扶正器從而確保套管和地層有較好的固結(jié)以支撐噴射口；油管內(nèi)部設(shè)置噴射管，噴射管頭部安裝噴射鉆頭；在扶正器下方油管外側(cè)對稱設(shè)置造斜器，在徑向成孔水力噴射作業(yè)中，首先要在套管上鉆開一個小孔，通過造斜器使得開窗工具串能在垂直于油管的方向上完成開窗，在位于斷面的造斜器蓋上會開設(shè)多個裸孔，通過裸孔與生產(chǎn)管柱和錨定器相連。