[發(fā)明專利]一種煤礦定向鉆孔施工方法及鉆具組合

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110063567.3
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112855020A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李彥明;徐樹斌;呂冰;王清峰;郭昆明;張俞;潘小葉;李稱心;孫利海;李克松;杜坤
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B7/28;E21B17/00;E21B21/00;E21B47/18;E21B4/02
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

本發(fā)明屬于煤礦開采設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。涉及一種煤礦定向鉆孔施工方法及鉆具組合；本發(fā)明中定向鉆孔用鉆具組合包括依次連接的定向鉆頭、螺桿馬達(dá)、用以測量鉆孔軌跡的泥漿脈沖測量短節(jié)、鉆桿、水辮，所述泥漿脈沖測量短節(jié)與螺桿馬達(dá)、鉆桿之間均設(shè)有無磁鉆桿；所述螺桿馬達(dá)、泥漿脈沖測量短節(jié)、鉆桿、無磁鉆桿外形均為三棱結(jié)構(gòu)；本發(fā)明中煤礦定向鉆孔施工方法包括：預(yù)鉆孔、滑動定向鉆孔、復(fù)合定向鉆孔。本發(fā)明利用定向鉆孔鉆具，通過滑動定向鉆孔及復(fù)合定向鉆孔施工，提高了鉆孔精度，同時具有更好的排渣能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦開采設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種煤礦定向鉆孔施工方法及鉆具組合。

背景技術(shù)

目前通過施工鉆孔抽采煤層瓦斯依然是我國煤礦進(jìn)行瓦斯治理的最根本手段。當(dāng)采用常規(guī)的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝施工鉆孔時，普遍存在鉆孔深度淺、軌跡不可控等缺點(diǎn)，導(dǎo)致鉆孔無效進(jìn)尺多、瓦斯抽采盲區(qū)隱患大等問題；當(dāng)采用定向鉆進(jìn)工藝施工鉆孔時，受煤巖地層條件復(fù)雜制約，在松軟破碎煤層中施工定向鉆孔極易發(fā)生塌孔、卡鉆等事故，存在成孔難度大、施工成本高的問題。

隨著國家對防突細(xì)則的修訂，高瓦斯礦井通過施工定向鉆孔來滿足區(qū)域瓦斯治理成為必要的技術(shù)手段。但目前煤礦井下定向鉆孔多采用外平或螺旋槽定向鉆桿和常規(guī)螺桿馬達(dá)進(jìn)行鉆孔施工，當(dāng)鉆遇復(fù)雜煤巖地層時，因孔壁垮塌將形成大量煤巖渣屑，而所用的鉆具組合因結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對孔內(nèi)集聚的渣屑擾動小、排渣效果差，極易導(dǎo)致堵孔，進(jìn)而發(fā)生鉆不到位、鉆孔事故頻發(fā)等情況，制約了礦井瓦斯治理進(jìn)度。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有定向鉆孔排渣不暢，鉆孔精度差的問題，提供一種煤礦定向鉆孔施工方法及鉆具組合。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種煤礦定向鉆孔用鉆具組合，包括依次連接的定向鉆頭、螺桿馬達(dá)、用以測量鉆孔軌跡的泥漿脈沖測量短節(jié)、鉆桿、水辮，所述泥漿脈沖測量短節(jié)與螺桿馬達(dá)、鉆桿之間均設(shè)有無磁鉆桿；所述螺桿馬達(dá)、泥漿脈沖測量短節(jié)、鉆桿、無磁鉆桿外形均為三棱結(jié)構(gòu)。

本方案的原理在于：通過泥漿脈沖測量短節(jié)測量傾角、方位角等數(shù)據(jù)，用以調(diào)整螺桿馬達(dá)工具面的角度，螺桿馬達(dá)、泥漿脈沖測量短節(jié)、鉆桿、無磁鉆桿均采用三棱結(jié)構(gòu)，利用三棱結(jié)構(gòu)擾動沉積在孔底的巖屑床。

本基礎(chǔ)方案的有益效果在于：通過泥漿脈沖測量短節(jié)測量鉆孔傾角、方位角數(shù)據(jù)，用以調(diào)整螺桿馬達(dá)工具面的角度，來控制鉆孔軌跡，提高鉆孔精度；螺桿馬達(dá)、泥漿脈沖測量短節(jié)、鉆桿、無磁鉆桿均采用三棱結(jié)構(gòu)，鉆具轉(zhuǎn)動過程中，三棱結(jié)構(gòu)能夠?qū)Τ练e鉆渣起到攪動作用，提高排渣能力。

進(jìn)一步，所述螺桿馬達(dá)外殼上設(shè)有螺旋槽，有益效果：螺旋槽能夠增大對沉積鉆渣接觸，增強(qiáng)攪動用，進(jìn)一步提高排渣能力。

進(jìn)一步，所述泥漿脈沖測量短節(jié)、鉆桿、無磁鉆桿上均設(shè)有螺旋槽，有益效果：螺旋槽能夠增大對沉積鉆渣接觸，增強(qiáng)攪動用，進(jìn)一步提高排渣能力。

一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述鉆具組合的煤礦定向鉆孔施工方法，包括如下步驟：

S1、預(yù)鉆孔：調(diào)整好開孔傾角、方位角后回轉(zhuǎn)開孔，鉆進(jìn)設(shè)定距離后，退鉆，更換擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔鉆進(jìn)，完成后對下入封孔管進(jìn)行封孔，待凝固后安裝孔口裝置；

S2、滑動定向鉆進(jìn)：安裝好鉆具后，水辮接通高壓水，啟動螺桿馬達(dá)，此時泥漿脈沖測量短節(jié)、鉆桿、無磁鉆桿均不轉(zhuǎn)動，對巖層進(jìn)行鉆進(jìn)，通過泥漿脈沖測量短節(jié)將測量的數(shù)據(jù)發(fā)送至孔口接收裝置，根據(jù)測量數(shù)據(jù)調(diào)整螺桿馬達(dá)的工具面的角度，來控制鉆孔軌跡；

S3、復(fù)合定向鉆進(jìn)：當(dāng)鉆孔從巖層進(jìn)入煤層后，啟動鉆桿、泥漿脈沖測量短節(jié)、無磁鉆桿，使鉆桿、泥漿脈沖測量短節(jié)、無磁鉆桿、螺桿馬達(dá)一起轉(zhuǎn)動，利用鉆具的三棱結(jié)構(gòu)擾動巖屑床，通過水流將鉆渣帶出。