[发明专利]双分支顶板大直径高位定向长钻孔的施工方法

权利要求书

1.一种双分支顶板大直径高位定向长钻孔的施工方法，所述双分支顶板大直径高位定向长钻孔为从工作面煤层钻场向顶板裂隙带施工的定向长钻孔，其包含1段封孔套管段、1段穿层孔段和2段抽采孔段三部分，其特征在于：

所述封孔套管段从工作面煤层钻场连接至穿层孔段的下端，所述2段抽采孔段位于顶板裂隙带内且以双分支的形式连接在穿层孔段的上端，所述穿层孔段包含在工作面煤层和顶板裂隙带之间的S形剖面轨迹段，所述S形剖面轨迹段包含倾角单调增大段、拐点和倾角单调减小段，所述双分支抽采孔段包含平行设计且上下分层布置的上分支钻扩孔和下分支钻扩孔，所述上分支钻扩孔与穿层孔段同轴连接，所述下分支钻扩孔连接在S形剖面轨迹倾角单调减小段的侧钻分支点上；

所述施工方法包含如下步骤：

步骤一：从工作面煤层钻场进行封孔套管段的钻扩施工，其采用回转钻进工艺，即先施工Φ96mm或Φ120mm的导向孔、再扩孔至Φ193mm或Φ220mm的套管孔，所述扩孔通过分级钻扩或以塔式组合钻头进行一次扩孔，封孔套管段的开孔深度不小于12m，扩孔深度不小于10m，钻扩至预定深度后进行循环冲孔的时间不少于15min，从而有效保证孔内钻屑排除干净，并确保顺利下管；

步骤二：进行封孔套管段的下管固孔，下入钢制或有机材料制成的套管，套管的长度为9.0m～9.5m，在孔外出露长度≤20cm；

步骤三：对穿层孔段和上分支钻扩孔的小直径导向孔进行随钻测量定向钻进，所述穿层孔段沿S形剖面轨迹钻进；

步骤四：进行钻扩并形成大直径的穿层孔段和上分支钻扩孔，所述钻扩通过更换扩孔钻具组合，沿步骤三中形成的导向孔进行定向扩孔钻进，扩至孔底后退出扩孔钻具组合；

步骤五：在大直径穿层孔段S形剖面轨迹倾角单调减小段合适位置上选定侧钻分支点，然后下入带侧钻分支钻头的定向钻具组合至分支点位置，调整造斜钻具的工具面向角界于175°至190°之间，开泵向孔内输入高压冲洗液驱动孔底螺杆马达带动侧钻分支钻头回转侧钻开分支，实现大直径孔内从孔壁下侧钻开小直径分支孔后进入顶板裂隙带的下部层位进行定向钻进，完成下分支钻扩孔的导向孔施工；

步骤六：对下分支的导向孔进行钻扩，形成大直径的下分支钻扩孔，所述钻扩通过下入扩孔钻具组合至分支点，沿步骤五中形成的下分支导向孔进行定向扩孔钻进，扩至孔底后退出扩孔钻具组合。

2.如权利要求1所述的双分支顶板大直径高位定向长钻孔的施工方法，其特征在于：下分支钻扩孔的导向孔施工所采用的定向钻具组合包括侧钻分支钻头，借助侧钻分支钻头上的侧钻分支柱齿冲击划切下侧孔壁、基于不同直径圆周曲线的曲率差快速造台阶，实现大直径的S形剖面轨迹孔段内悬空侧钻出小直径的分支导向孔。