[发明专利]一种氮气复合定向钻进的成套设备及工艺

权利要求书

1.一种氮气复合定向钻进的成套设备，其特征在于，用于碎软煤层本煤层氮气复合定向钻进打钻，包括制氮机（1）、输氮管路（2）、注油泵（3）、旋转尾接（4）、钻机（5）、螺旋随钻测量钻杆（7）、随钻测量装置（8）、气动螺杆马达（9）、钻头（10）、孔口固定装置（13）和孔口除尘器（12），所述制氮机（1）的输出端通过输氮管路（2）与旋转尾接（4）连接，所述注油泵（3）用于将将润滑油雾化后注入所述输氮管路（2），润滑油经输氮管路（2）随氮气一起注入钻孔；所述螺旋随钻测量钻杆（7）的一端与钻机（5）连接，另一端经随钻测量装置（8）与气动螺杆马达（9）的一端连接，气动螺杆马达（9）的另一端连接钻头（10）；所述孔口固定装置（13）固定设置在孔口，其上设置有瓦斯口，瓦斯口通过孔口除尘器（12）与负压抽采管路连接，所述螺旋随钻测量钻杆（7）与孔口固定装置（13）之间还设置有耐磨垫片。

2.根据权利要求1所述的一种氮气复合定向钻进的成套设备，其特征在于，还包括数据传输线（6）和孔口防爆计算机（11），数据传输线（6）设置在随钻测量钻杆（7）内部；所述随钻测量装置通过数据传输线（6）与孔口防爆计算机（11）连接，用于将钻孔的轨迹信息传输给孔口防爆计算机（11），通过改变气动螺杆马达（9）的角度实现定向钻进功能。

3.根据权利要求1所述的一种氮气复合定向钻进的成套设备，其特征在于，所述制氮机提供的氮气浓度大于等于97%，压力大于等于0.8MPa，流量大于等于8m³/min。

4.根据权利要求1所述的一种氮气复合定向钻进的成套设备，其特征在于，所述注油泵（3）的注油量为每小时2L。

5.根据权利要求1所述的一种氮气复合定向钻进的成套设备，其特征在于，所述孔口除尘器（12）内设喷雾降尘喷头和粉尘拦截网。

6.一种氮气复合定向钻进的工艺，其特征在于：基于权利要求1-5任一所述的氮气复合定向钻进的成套设备完成，包括以下步骤：

S1.施工准备：依次安装连接连接安装制氮机（1）、输氮管路（2）、注油泵（3）、旋转尾接（4）和钻机（5）；

S2.钻孔孔口处理：使用普通钻杆和钻头开孔，至15m处停止钻进；退钻后进行扩孔，施工至相同位置后洗孔，保证孔内清洁无煤渣后退出钻杆；然后安装孔口固定装置，将孔口固定装置下入已经开孔和扩孔的钻孔内，并在孔口固定装置（13）与钻孔煤壁之间注满封孔材料，将孔口固定装置（13）固定牢固，待封孔材料凝固后，进行孔口除尘器的安装，并连接至抽放管路；

S3. 依次将钻头（10），气动螺杆马达（9），随钻测量装置（8），螺旋随钻测量钻杆（7）连接好后，送入已扩好孔的孔底并将其与钻机相连，在螺旋随钻测量钻杆（7）与孔口固定装置（13）之间安装耐磨垫片（14），并通过数据传输线将随钻测量装置（8）与孔口防爆计算机（11）连接；

S4、启动制氮机（1）、注油泵（3）、钻机（5）和孔口防爆计算机（11），进行氮气打钻作业，利用带压的氮气带动气动螺杆马达旋转，气动螺杆马达带动钻头旋转钻进，钻机推送钻杆打钻；利用数据传输线（6）将气动螺杆马达（9）的位置传输给孔口防爆计算机（11），通过改变气动螺杆马达（9）的角度实现定向功能，同时，启动孔口除尘器（12），进行孔口除尘，打开抽采阀门，将排出的氮气和瓦斯抽入抽采管路。