[发明专利]一种煤矿井下近水平定向长钻孔控压钻进系统及方法

权利要求书

1.一种煤矿井下近水平定向长钻孔控压钻进系统，包括：钻杆柱(1)、钻孔环空(4)、封孔管(5)、冲洗液闭式循环净化装置，其中：所述封孔管(5)固定于煤岩层(2)内，所述钻杆柱(1)与所述封孔管(5)以及所述煤岩层(2)形成钻孔环空(4)，所述冲洗液闭式循环净化装置与钻杆柱(1)中心孔相连，所述钻杆柱(1)中心孔与所述钻孔环空(4)相通，其特征在于，还包括：与封孔管(5)连接的用于控制钻孔环空(4)内冲洗液压力并设有冲洗液返回通道的孔口密封控压装置(6)，所述钻杆柱(1)穿过所述孔口密封控压装置(6)后进入所述封孔管(5)和煤岩层(2)内。 

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下近水平定向长钻孔控压钻进系统，其特征在于，所述孔口密封控压装置(6)包括：通过承压腔(28)与所述钻孔环空(4)相通的排液弯管(26)、通过承压活塞(24)与排液弯管(26)相连接的卸压腔(25)、通过调压弹簧(23)与所述承压活塞(24)相连的控压手轮(22)。 

3.根据权利要求2所述的一种煤矿井下近水平定向长钻孔控压钻进系统，其特征在于，所述孔口密封控压装置(6)还包括：承压密封座(33)、位于承压密封座(33)内的轴向密封胶塞(32)和径向密封胶塞(29)、至少部分包裹所述承压密封座(33)并且内部充满密封液体的浮动腔(30)，其中： 

所述轴向密封胶塞(32)的外表面与承压密封座(33)内表面耦合，其一端包裹于钻杆柱(1)外部，另一端与胶塞压紧环(34)相连，所述胶塞压紧环(34)与调节螺栓(36)相接，并且通过调节螺栓(36)推动所述胶塞压紧环(34)可控制所述轴向密封胶塞(32)与钻杆柱(1)之间的抱紧程度； 

所述径向密封胶塞(29)由碟簧(31)压紧并且可随承压密封座(33) 一起在浮动腔(30)内自由滑动。 

4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下近水平定向长钻孔控压钻进系统，其特征在于，所述冲洗液闭式循环净化装置包括：与所述钻杆柱(1)中心孔相连的送水器(7)、与所述孔口密封控压装置(6)的冲洗液返回通道相连接的用于从冲洗液中分离瓦斯气体及煤渣的分离器(10)、与所述分离器(10)相连的冲洗液净化装置(11)、与所述冲洗液净化装置(11)相连的冲洗液罐(19)、泥浆泵(12)，所述泥浆泵(12)的吸入端与冲洗液罐(19)相连，输出端与送水器(7)相连接。 

5.根据权利要求4所述的一种煤矿井下近水平定向长钻孔控压钻进系统，其特征在于，所述冲洗液罐(19)内设有配浆器(20)，所述配浆器(20)通过配浆阀门(21)和混浆胶管(14)与泥浆泵(12)的输出端相连，所述送水器(7)与泥浆泵(12)的输出端之间设有冲洗液阀门(9)。 

6.一种利用权利要求1-5所述的任一煤矿井下近水平定向长钻孔控压钻进系统进行控压钻进的方法，其特征在于，包括： 

施工准备步骤，在煤岩层中开孔并用封孔管(5)封孔后，在封孔管(5)内注水憋压达到1.3MPa～1.5MPa，观察封孔管(5)的孔内压力变化及开孔点周围煤壁渗水情况，若30分钟内封孔管(5)内的压力下降值＜0.15MPa，且封孔管周围无水渗漏，则封孔合格，否则需采取加固封孔措施或重新开孔； 

设备安装步骤，将钻杆柱(1)下入封孔管(5)以及煤岩层(2)内，将孔口密封控压装置(6)安装到封孔管(5)上，再依次连接送水器(7)、泥浆泵(12)、冲洗液罐(19)、分离器(10)、冲洗液净化装置(11)构成孔外冲洗液闭式循环通道，配置冲洗液罐(19)内的冲洗液； 

钻进施工步骤，根据地层情况，通过孔口密封控压装置(6)将钻孔环空(4)冲洗液返排压力控制在0.6MPa～0.8MPa之间，实施钻进作业。