一种碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合及方法技术

本发明专利技术公开一种碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合及方法，包括依次相连的定向钻头、前置测量短节、无磁过线螺杆钻具、后置测量短节和中心通缆钻杆；前置测量短节用于近钻头位置钻孔倾角、工具面向角和地层自然伽马放射性强度的测量；无磁过线螺杆钻具用于给定向钻头提供碎岩动力，并将前置测量短节的测量数据通过无磁过线螺杆钻具侧壁通信组件输送至后置测量短节；后置测量短节用于前置测量短节测量数据接收和钻孔方位角的测量；中心通缆钻杆用于孔底测量数据的上传。通过本发明专利技术的技术方案能有效提高碎软薄煤层瓦斯抽采钻孔成孔深度和成孔率，缩短瓦斯治理周期，降低瓦斯治理成本。治理成本。治理成本。

【技术实现步骤摘要】
一种碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合及方法


[0001]本专利技术属于煤矿井下瓦斯抽采领域，具体涉及一种碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合及方法。

技术介绍

[0002]薄煤层在我国分布广泛，主要指的是厚度小于1.3m的煤层，约占我国煤炭资源储量的20％。为了提高煤炭的回采率，我国规定厚度大于0.8m以上煤层必须开采，厚度小于0.8m的煤层鼓励开采。然而，碎软薄煤层瓦斯治理成为制约其安全高效开采的主要难题，原因在于碎软薄煤层瓦斯抽采钻孔成孔深度浅、成孔率低。
[0003]由于碎软薄煤层厚度小、起伏变化大，常规回转钻进技术施工钻孔轨迹不可控，容易触顶或者触底，导致瓦斯有效抽采孔段少，而目前常用的随钻测量系统主要采集的钻孔倾角、方位角和工具面等参数，用于指导钻孔轨迹调整，并单纯依靠钻孔返水变化情况来判断钻遇地层情况，难以实现对地层岩性和煤岩界面的精确判识。其次，随钻测量探管距离钻头约6m布置，钻孔轨迹调控存在滞后，钻头极易钻出薄煤层，造成开分支孔作业困难，难以保证钻孔轨迹沿薄煤层精确延伸。此外，井下定向钻进技术采用清水作为冲洗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合，其特征在于，包括从下到上依次相连的定向钻头(1)、前置测量短节(2)、无磁过线螺杆钻具(3)、后置测量短节(4)和中心通缆钻杆(5)；所述前置测量短节(2)包括中心通孔的传动中心轴(201)、套在传动中心轴(201)外的前置测量短节外管(202)以及设在前置测量短节外管(202)上的通讯测量单元；所述无磁过线螺杆钻具(3)包括中心动力单元、套在中心动力单元外的无磁钻具外管、嵌设在无磁钻具外管内的通信电缆组件(301)、通信短节外管(302)以及设在通信短节外管(302)内的侧壁转中心通信短节(303)；所述后置测量短节(4)包括中心通信测量单元以及套在其外的后置测量短节外管(401)；所述中心通缆钻杆(5)包括中心线缆和钻杆外管；所述定向钻头(1)、传动中心轴(201)和中心动力单元依次相连；所述前置测量短节外管(202)、无磁钻具外管、通信短节外管(302)、后置测量短节外管(401)和钻杆外管依次相连；所述通讯测量单元、通信电缆组件(301)、侧壁转中心通信短节(303)、中心通信测量单元和中心线缆依次连通。2.如权利要求1所述的碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合，其特征在于，所述通讯测量单元用于测量近钻头位置钻孔倾角、工具面向角和地层自然伽马放射性强度；包括依次相连的通讯接头(203)、通讯电缆(204)、信号传输单元(205)、稳压单元(206)、工程参数测量单元(207)和方位伽马测量单元(208)；所述稳压单元(206)能给信号传输单元(205)、工程参数测量单元(207)和方位伽马测量单元(208)供电，所述通讯接头(203)设在前置测量短节外管(202)端部能与无磁过线螺杆钻具(3)通讯。3.如权利要求1所述的碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合，其特征在于，所述传动中心轴(201)前端设有传动接头以与定向钻头(1)连接，传动中心轴(201)能将无磁过线螺杆钻具(3)输出的动力传递给定向钻头(1)；所述前置测量短节外管(202)内壁设有耐磨橡胶涂层。4.如权利要求1所述的碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合，其特征在于，所述中心动力单元包括依次相连的传动轴(304)、万向轴(305)和螺杆马达(306)；所述无磁钻具外管包括依次相连的套在传动轴(304)外的传动轴外管(307)、套在万向轴(305)外的万向轴外管(308)以及套在螺杆马达(306)外的螺杆马达外管(309)。5.如权利要求4所述的碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合，其特征在于，所述前置测量短节外管(202)和传动轴外管(307)连接处、传动轴外管(307)和万向轴外管(308)连接处、万向轴外管(308)和螺杆马达外管(309)连接处、螺杆马达外管(309)和通信短节外管(302)连接处均设有跨接头通信组件(310)，以构成通讯测量单元、通信电缆组件(301)和侧壁转中心通信短节(303)之间的有线通讯传输通道。6.如权利要求5所述的碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合，其特征在于，所述跨接头通信组件(310)包括两个相对的绝缘橡胶环，在绝缘橡胶环I(311)上设有环形槽I，在绝缘橡胶环II(312)上设有环形槽II；环形槽I内设有公滑环(313)且在公滑环(313)和环形槽I槽底之间设有高强度弹簧(314)，环形槽II内设有母滑环(315)；公滑环(313)和母滑环(315)配合接触，且公滑环(313)和母滑环(315)分别连接有伸出两个绝缘橡胶环的跨接头电缆(31...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞，李泉新，褚志伟，方俊，刘建林，姜磊，陈龙，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：