[发明专利]一种煤矿定向钻孔施工方法及钻具组合

说明书

本发明属于煤矿开采设备技术领域。涉及一种煤矿定向钻孔施工方法及钻具组合；本发明中定向钻孔用钻具组合包括依次连接的定向钻头、螺杆马达、用以测量钻孔轨迹的泥浆脉冲测量短节、钻杆、水辫，所述泥浆脉冲测量短节与螺杆马达、钻杆之间均设有无磁钻杆；所述螺杆马达、泥浆脉冲测量短节、钻杆、无磁钻杆外形均为三棱结构；本发明中煤矿定向钻孔施工方法包括：预钻孔、滑动定向钻孔、复合定向钻孔。本发明利用定向钻孔钻具，通过滑动定向钻孔及复合定向钻孔施工，提高了钻孔精度，同时具有更好的排渣能力。

技术领域

本发明属于煤矿开采设备技术领域，涉及一种煤矿定向钻孔施工方法及钻具组合。

背景技术

目前通过施工钻孔抽采煤层瓦斯依然是我国煤矿进行瓦斯治理的最根本手段。当采用常规的回转钻进工艺施工钻孔时，普遍存在钻孔深度浅、轨迹不可控等缺点，导致钻孔无效进尺多、瓦斯抽采盲区隐患大等问题；当采用定向钻进工艺施工钻孔时，受煤岩地层条件复杂制约，在松软破碎煤层中施工定向钻孔极易发生塌孔、卡钻等事故，存在成孔难度大、施工成本高的问题。

随着国家对防突细则的修订，高瓦斯矿井通过施工定向钻孔来满足区域瓦斯治理成为必要的技术手段。但目前煤矿井下定向钻孔多采用外平或螺旋槽定向钻杆和常规螺杆马达进行钻孔施工，当钻遇复杂煤岩地层时，因孔壁垮塌将形成大量煤岩渣屑，而所用的钻具组合因结构特点对孔内集聚的渣屑扰动小、排渣效果差，极易导致堵孔，进而发生钻不到位、钻孔事故频发等情况，制约了矿井瓦斯治理进度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于解决现有定向钻孔排渣不畅，钻孔精度差的问题，提供一种煤矿定向钻孔施工方法及钻具组合。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤矿定向钻孔用钻具组合，包括依次连接的定向钻头、螺杆马达、用以测量钻孔轨迹的泥浆脉冲测量短节、钻杆、水辫，所述泥浆脉冲测量短节与螺杆马达、钻杆之间均设有无磁钻杆；所述螺杆马达、泥浆脉冲测量短节、钻杆、无磁钻杆外形均为三棱结构。

本方案的原理在于：通过泥浆脉冲测量短节测量倾角、方位角等数据，用以调整螺杆马达工具面的角度，螺杆马达、泥浆脉冲测量短节、钻杆、无磁钻杆均采用三棱结构，利用三棱结构扰动沉积在孔底的岩屑床。

本基础方案的有益效果在于：通过泥浆脉冲测量短节测量钻孔倾角、方位角数据，用以调整螺杆马达工具面的角度，来控制钻孔轨迹，提高钻孔精度；螺杆马达、泥浆脉冲测量短节、钻杆、无磁钻杆均采用三棱结构，钻具转动过程中，三棱结构能够对沉积钻渣起到搅动作用，提高排渣能力。

进一步，所述螺杆马达外壳上设有螺旋槽，有益效果：螺旋槽能够增大对沉积钻渣接触，增强搅动用，进一步提高排渣能力。

进一步，所述泥浆脉冲测量短节、钻杆、无磁钻杆上均设有螺旋槽，有益效果：螺旋槽能够增大对沉积钻渣接触，增强搅动用，进一步提高排渣能力。

一种应用权利要求1所述钻具组合的煤矿定向钻孔施工方法，包括如下步骤：

S1、预钻孔：调整好开孔倾角、方位角后回转开孔，钻进设定距离后，退钻，更换扩孔钻头进行扩孔钻进，完成后对下入封孔管进行封孔，待凝固后安装孔口装置；

S2、滑动定向钻进：安装好钻具后，水辫接通高压水，启动螺杆马达，此时泥浆脉冲测量短节、钻杆、无磁钻杆均不转动，对岩层进行钻进，通过泥浆脉冲测量短节将测量的数据发送至孔口接收装置，根据测量数据调整螺杆马达的工具面的角度，来控制钻孔轨迹；

S3、复合定向钻进：当钻孔从岩层进入煤层后，启动钻杆、泥浆脉冲测量短节、无磁钻杆，使钻杆、泥浆脉冲测量短节、无磁钻杆、螺杆马达一起转动，利用钻具的三棱结构扰动岩屑床，通过水流将钻渣带出。