[发明专利]煤矿井下松软煤层随钻套管定向钻进装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下松软煤层定向钻孔施工的成孔技术领域，具体涉及一种煤矿井下松软煤层随钻套管定向钻进装置及其方法。

背景技术

在松软突出煤层钻进时，由于煤层稳定性差、瓦斯含量高而压力大，钻孔施工中容易出现喷孔、塌孔和卡钻等异常现象,导致钻孔成孔深度浅（一般不超过150m）、成孔率低、钻孔事故频发；无法精确控制钻孔轨迹，在地层造斜力的作用下产生轨迹偏斜，瓦斯抽采孔无法全面均匀覆盖抽采区域，产生抽采盲区；成孔后没有完孔措施，裸孔易坍塌，堵塞瓦斯抽采通道，抽采量衰减快，抽采效率低。针对这类问题，目前一般采用干式螺旋钻进、常风压空气钻进、中风压空气钻进等钻进方法进行施工，相比于普通清水钻进，这些方法在一定程度上提高了钻孔深度和成孔率，降低了发生事故的风险，但是由于施工过程中整个孔段始终处于裸露状态，当局部孔段出现塌孔便无法继续钻进，存在很大的施工风险。回转钻进时，在地层造斜力作用下钻孔轨迹偏斜严重，无法保证钻孔均匀覆盖抽采区域，易形成抽采盲区。在松软煤层中钻孔没有采取有效完孔措施，钻孔的坍塌会堵塞瓦斯抽采通道，降低瓦斯抽采效率。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种煤矿井下松软煤层随钻套管定向钻进装置及其方法。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种煤矿井下松软煤层随钻套管定向钻进装置，该装置包括：套管、扶正器、螺杆钻具、扩眼器、领眼钻头，所述套管端部设置有钻具锁，所述螺杆钻具的第一部分设置在套管内，并且端部与所述套管内一侧设置的扶正器连接，所述螺杆钻具的第二部分设置在套管外，并且通过扩眼器与领眼钻头连接，所述螺杆钻具通过钻具锁与套管连接。

上述方案中，所述钻具锁包括设置在一个环形上的凸起和设置在另一个环形上的凹槽，所述螺杆钻具的两部分交接处设置有凸起，所述凸起与设置在套管端部内壁的凹槽配合连接。

上述方案中，所述凸起设置有三个，并且均匀设置在螺杆钻具的圆周上。

上述方案中，所述螺杆钻具的两部分交接处通过钻具锁与套管连接。

上述方案中，所述螺杆钻具第一部分中远离两部分交接处的一端通过钻具锁与套管连接。

本发明实施例还提供一种煤矿井下松软煤层随钻套管定向钻进方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，随钻套管定向钻进：通过钻具锁将螺杆钻具与套管锁定，将螺杆钻具进行定向钻进的同时随钻跟入套管；

步骤2，提出螺杆钻具：钻进至设计孔深后，通过解锁将螺杆钻具与套管分离，提出定向钻具，将套管留在孔内。

上述方案中，所述步骤1具体为：将所述套管连接钻具锁，从套管内下入螺杆钻具，顺时针旋转螺杆钻具，钻具锁锁死，在螺杆钻具前端连接扩眼器和领眼钻头，在钻机给进力作用下螺杆钻具带动套管滑动定向钻进，冲洗介质携带钻屑从环空间隙返出孔外，实现随钻套管定向钻进。

上述方案中，所述步骤2具体为：随钻套管定向钻进至设计孔深后，逆时针旋转钻具，钻具锁打开，所述螺杆钻具与套管分离，上提钻具，所述扩眼器的翼片上提力作用下收缩至套管内，从而使扩眼器、领眼钻头与螺杆钻具一起提出孔外，所述套管留在孔内。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明在随钻套管定向钻进时，扩眼器扩孔，螺杆钻具带动套管滑动钻进，实现随钻套管定向钻进；该方法可以降低事故发生可能性和施工风险，防止煤层坍塌阻塞瓦斯抽采通道，确保松软煤层瓦斯抽采钻孔轨迹的精确性，减少瓦斯抽采盲区，有效延长瓦斯抽采时间，提高抽采效率。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种煤矿井下松软煤层随钻套管定向钻进装置的结构示意图；

图2为图1中D-D向剖视图；

图3为本发明实施例2提供的一种煤矿井下松软煤层随钻套管定向钻进装置的结构示意图；

图4为本发明实施例3提供的一种煤矿井下松软煤层随钻套管定向钻进方法的随钻套管定向钻进钻具组合钻进示意图；

图5为本发明实施例3提供的一种煤矿井下松软煤层随钻套管定向钻进方法的提钻示意图；

图6为本发明实施例4提供的一种煤矿井下松软煤层随钻套管定向钻进方法的随钻套管定向钻进钻具组合钻进示意图；

图7为本发明实施例4提供的一种煤矿井下松软煤层随钻套管定向钻进方法的提钻示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例1：