[發(fā)明專(zhuān)利]一種煤礦定向鉆孔施工方法及鉆具組合

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110063567.3
• 申請(qǐng)日: 2021-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112855020A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李彥明;徐樹(shù)斌;呂冰;王清峰;郭昆明;張俞;潘小葉;李稱(chēng)心;孫利海;李克松;杜坤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B7/04
• 分類(lèi)號(hào): E21B7/04;E21B7/28;E21B17/00;E21B21/00;E21B47/18;E21B4/02
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)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(kāi)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(cè)量鉆孔軌跡的泥漿脈沖測(cè)量短節(jié)、鉆桿、水辮，所述泥漿脈沖測(cè)量短節(jié)與螺桿馬達(dá)、鉆桿之間均設(shè)有無(wú)磁鉆桿；所述螺桿馬達(dá)、泥漿脈沖測(cè)量短節(jié)、鉆桿、無(wú)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(dòng)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(guò)滑動(dòng)定向鉆孔及復(fù)合定向鉆孔施工，提高了鉆孔精度，同時(shí)具有更好的排渣能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦開(kāi)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(guò)施工鉆孔抽采煤層瓦斯依然是我國(guó)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(shí)，普遍存在鉆孔深度淺、軌跡不可控等缺點(diǎn)，導(dǎo)致鉆孔無(wú)效進(jìn)尺多、瓦斯抽采盲區(qū)隱患大等問(wèn)題；當(dāng)采用定向鉆進(jìn)工藝施工鉆孔時(shí)，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(wèn)題。

隨著國(guó)家對(duì)防突細(xì)則的修訂，高瓦斯礦井通過(guò)施工定向鉆孔來(lái)滿(mǎn)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(shí)，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(duì)孔內(nèi)集聚的渣屑擾動(dòng)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(wèn)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(cè)量鉆孔軌跡的泥漿脈沖測(cè)量短節(jié)、鉆桿、水辮，所述泥漿脈沖測(cè)量短節(jié)與螺桿馬達(dá)、鉆桿之間均設(shè)有無(wú)磁鉆桿；所述螺桿馬達(dá)、泥漿脈沖測(cè)量短節(jié)、鉆桿、無(wú)磁鉆桿外形均為三棱結(jié)構(gòu)。

本方案的原理在于：通過(guò)泥漿脈沖測(cè)量短節(jié)測(cè)量?jī)A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(cè)量短節(jié)、鉆桿、無(wú)磁鉆桿均采用三棱結(jié)構(gòu)，利用三棱結(jié)構(gòu)擾動(dòng)沉積在孔底的巖屑床。

本基礎(chǔ)方案的有益效果在于：通過(guò)泥漿脈沖測(cè)量短節(jié)測(cè)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(lái)控制鉆孔軌跡，提高鉆孔精度；螺桿馬達(dá)、泥漿脈沖測(cè)量短節(jié)、鉆桿、無(wú)磁鉆桿均采用三棱結(jié)構(gòu)，鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，三棱結(jié)構(gòu)能夠?qū)Τ练e鉆渣起到攪動(dòng)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(duì)沉積鉆渣接觸，增強(qiáng)攪動(dòng)用，進(jìn)一步提高排渣能力。

進(jìn)一步，所述泥漿脈沖測(cè)量短節(jié)、鉆桿、無(wú)磁鉆桿上均設(shè)有螺旋槽，有益效果：螺旋槽能夠增大對(duì)沉積鉆渣接觸，增強(qiáng)攪動(dòng)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(kāi)孔傾角、方位角后回轉(zhuǎn)開(kāi)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(duì)下入封孔管進(jìn)行封孔，待凝固后安裝孔口裝置；

S2、滑動(dòng)定向鉆進(jìn)：安裝好鉆具后，水辮接通高壓水，啟動(dòng)螺桿馬達(dá)，此時(shí)泥漿脈沖測(cè)量短節(jié)、鉆桿、無(wú)磁鉆桿均不轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)巖層進(jìn)行鉆進(jìn)，通過(guò)泥漿脈沖測(cè)量短節(jié)將測(cè)量的數(shù)據(jù)發(fā)送至孔口接收裝置，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)調(diào)整螺桿馬達(dá)的工具面的角度，來(lái)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(dòng)鉆桿、泥漿脈沖測(cè)量短節(jié)、無(wú)磁鉆桿，使鉆桿、泥漿脈沖測(cè)量短節(jié)、無(wú)磁鉆桿、螺桿馬達(dá)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，利用鉆具的三棱結(jié)構(gòu)擾動(dòng)巖屑床，通過(guò)水流將鉆渣帶出。