一种氮气复合定向钻进的成套设备及工艺制造技术

本发明专利技术属于煤层气开发技术领域，公开了一种氮气复合定向钻进的成套设备，用于碎软煤层本煤层氮气复合定向钻进打钻，包括制氮机，制氮机的输出端通过输氮管路与旋转尾接连接，主油泵用于将将润滑油雾化后注入输氮管路，润滑油经输氮管路随氮气一起注入钻孔；螺旋随钻测量钻杆的一端与钻机连接，另一端经随钻测量装置与气动螺杆马达的一端连接，气动螺杆马达的另一端连接钻头；孔口固定装置固定设置在孔口，其上设置有瓦斯口，瓦斯口通过孔口除尘器与负压抽采管路连接，螺旋随钻测量钻杆与孔口固定装置之间还设置有耐磨垫片。

【技术实现步骤摘要】
一种氮气复合定向钻进的成套设备及工艺
本专利技术涉及一种氮气复合定向钻进的成套设备及工艺，属于煤层气开发

技术介绍
利用钻孔抽采煤层瓦斯是防治瓦斯灾害事故、实现瓦斯综合治理与利用的常用且有效措施。由于煤层碎软，本煤层顺层钻孔水力排渣钻进过程中容易出现喷孔、塌孔和卡钻等情况，且本煤层钻孔孔深普遍较短很难达到设计要求。采用传统回转钻进工艺技术施工，钻孔轨迹易因自然造斜进入顶底板，存在钻孔深度浅、钻孔轨迹不可控制、钻孔利用率低及单孔瓦斯抽采量小等缺点，不能满足煤矿区碎软煤层瓦斯高效抽采的需求。因此，需要对碎软煤层本煤层钻孔打钻的工艺进行改进，以解决现有钻孔工艺中存在的上述问题。
技术实现思路
本专利技术克服了现有钻进设备及工艺的不足，为了解决了碎软煤层钻孔孔深普遍较短及孔壁稳定性较差，易发生喷孔、塌孔和卡钻现象，以及钻孔轨迹不可控制、钻孔利用率低等问题，提供了一种氮气复合定向钻进的成套设备及工艺。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种氮气复合定向钻进的成套设备，用于碎软煤层本煤层氮气复合定向钻进打钻，包括制氮机、输氮管路、注油泵、旋转尾接、钻机、螺旋随钻测量钻杆、随钻测量装置、气动螺杆马达、钻头、孔口固定装置和孔口除尘器，所述制氮机的输出端通过输氮管路与旋转尾接连接，所述主油泵用于将将润滑油雾化后注入所述输氮管路，润滑油经输氮管路随氮气一起注入钻孔；所述螺旋随钻测量钻杆的一端与钻机连接，另一端经随钻测量装置与气动螺杆马达的一端连接，气动螺杆马达的另一端连接钻头；所述孔口固定装置固定设置在孔口，其上设置有瓦斯口，瓦斯口通过孔口除尘器与负压抽采管路连接，所述螺旋随钻测量钻杆与孔口固定装置之间还设置有耐磨垫片。所述的一种氮气复合定向钻进的成套设备，还包括数据传输线和孔口防爆计算机，数据传输线设置在随钻测量钻杆内部；所述随钻测量装置通过数据传输线与孔口防爆计算机连接，用于将钻孔的轨迹信息传输给孔口防爆计算机，通过改变气动螺杆马达的角度实现定向钻进功能。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。所述注油泵的注油量为每小时2L。所述孔口除尘器内设喷雾降尘喷头和粉尘拦截网。此外，本专利技术还提供了一种氮气复合定向钻进的工艺，基于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、输氮管路、注油泵、旋转尾接和钻机；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，并在孔口固定装置与钻孔煤壁之间注满封孔材料，将孔口固定装置固定牢固，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，气动螺杆马达，随钻测量装置，螺旋随钻测量钻杆连接好后，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与孔口固定装置之间安装耐磨垫片，并通过数据传输线将随钻测量装置与孔口防爆计算机连接；S4、启动制氮机、注油泵、钻机和孔口防爆计算机，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；利用数据传输线将气动螺杆马达的位置传输给孔口防爆计算机，通过改变气动螺杆马达的角度实现定向功能，同时，启动孔口除尘器，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。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：（1）现有的本煤层钻孔打钻技术主要采用普通水力排渣钻进，本专利技术采用氮气复合定向钻进工艺，利用氮气排渣，能够减小对孔壁的冲击力，不易破坏钻孔壁引发塌孔、卡钻等，能过提高钻孔的成孔深度；本专利技术采用的复合定向钻进具有定向功能，能够测量钻孔轨迹，实现钻孔轨迹可控。（2）本专利技术采用的复合钻进能够提高返渣效率，在钻孔内出现孔壁坍塌、卡钻等情况时，通过钻杆高速转动，辅助排渣，使孔内煤屑及时排除，保证孔内排渣通道畅通。（3）本专利技术通过注油泵将润滑油雾化注入氮气中，一方面润滑油可以起润滑气动螺杆马达的作用，另一方面，利用高压氮气对钻孔内进行排渣，不仅提高了返渣效率，而且还可以防止钻进过程中出现孔内火灾。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种氮气复合定向钻进的成套设备的连接示意图；图中，1-制氮机，2-输氮管路，3-注油泵，4-旋转尾接，5-钻机，6-数据传输线，7-螺旋随钻测量钻杆，8-随钻测量装置，9-气动螺杆马达，10-钻头，11-孔口防爆计算机，12-孔口除尘器，13-孔口固定装置，14-耐磨垫片，15-封孔材料。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种氮气复合定向钻进的成套设备，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，所述主油泵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。具体地，如图1所述，所述的一种氮气复合定向钻进的成套设备，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。此外，本实施例中，所述螺旋随钻测量钻杆可以为整体式螺旋随钻测量钻杆。具体地，本实施例中，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；此外，本实施例中，所述注油泵将润滑油雾化注入氮气中，起润滑气动螺杆马达的作用，注油量为每小时2L左右。通过氮气作为打钻、排渣动能，对钻孔壁的冲击力较小，不易破坏钻孔壁发生塌孔、卡钻等现象，能够有效的提高钻孔的成孔深度。具体地，本实施例中，所述孔口除尘器12内设喷雾降尘喷头和粉尘拦截网。通过孔口固定装置13收集的瓦斯和氮气进入孔口除尘器，通过喷雾降尘喷头降尘和粉尘拦截网过滤后，瓦斯气体和氮气气体由负压抽采管路抽走。进一步地，本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。/n

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗华贵，贺光会，段志国，芦海广，尚玮炜，吴晋军，栗海滔，任海慧，王晋峰，王宁，
申请(专利权)人：山西晋煤集团技术研究院有限责任公司，山西长平煤业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山西;14