[发明专利]一种煤层顶板瓦斯抽采定向长钻孔的钻具及其施工方法

权利要求书

1.一种煤层顶板瓦斯抽采定向长钻孔的钻具，其特征在于：包括下无磁钻杆(7)、随钻测量单元(8)、上无磁钻杆(9)、通缆式钻杆(10)、流体输送器(11)、通讯电缆(12)、孔口监视器(15)，所述的通缆式钻杆(10)的钻杆柱下端均依次设置上无磁钻杆(9)、随钻测量单元(8)、下无磁钻杆(7)，下无磁钻杆(7)的下端分别连接有潜孔锤变丝接头(5)或螺杆马达变丝接头(6)，潜孔锤变丝接头(5)的下端依次连接气动潜孔锤(3)、潜孔锤钻头(1)，螺杆马达变丝接头(6)的下端依次连接弯外管螺杆马达(4)、胎体式PDC钻头(2)；所述的通缆式钻杆(10)的上端设置流体输送器(11)，流体输送器(11)通过高压水管(13)与泥浆泵(14)或空压机(16)连通；所述的通缆式钻杆(10)的顶端通过通讯电缆(12)与孔口监视器(15)连接。

2.根据权利要求1所述的一种煤层顶板瓦斯抽采定向长钻孔的钻具的施工方法，其特征在于：通过以下步骤实现：

a.根据煤层顶板瓦斯抽采定向长钻孔设计轨迹倾角、方位角的变化情况将钻孔轨迹分段：倾角和方位角均不变的为直线型孔段，倾角和方位角中只要有一个是变化的为曲线型孔段；

b.钻进直线型孔段时首先下入气动潜孔锤钻具组合实施冲击回转钻进工艺，钻进过程中随钻测量单元(8)根据需要不断地测量钻孔参数，孔口监视器(15)实时显示实钻轨迹与设计轨迹信息，当实钻轨迹倾角或方位角偏离设计值超过4°时则停止钻进，提钻更换钻具组合，下入单弯螺杆马达钻具组合，实施滑动定向钻进工艺纠正实钻轨迹的延伸方向，实钻轨迹回归正常后更换钻具组合，再次下入气动潜孔锤钻具组合继续实施冲击回转钻进工艺，根据需要重复更换钻具组合的操作；

c.钻进直线型孔段时，在地层坚固性系数f值小于6.5的地层中，如果气动潜孔锤冲击回转钻进进尺不足150米钻孔轨迹下斜就已超过4°则提钻更换钻具组合，改用单弯螺杆马达钻具组合以滑动定向钻进工艺施工直线型孔段；

d.钻进曲线型孔段时下入单弯螺杆马达钻具组合实施滑动定向钻进，严格控制实钻轨迹围绕设计轨迹延伸，保证实钻轨迹与设计轨迹之间的偏差距离不大于1.5m；

e.利用单弯螺杆马达钻具组合实施滑动定向钻进时，控制倾角、方位角变化率≤1°/3m，避免实钻轨迹过于弯曲，保证实钻孔眼轨迹平滑，降低钻具回转、滑动的阻力。