【技术实现步骤摘要】
煤矿井下水敏缩径地层随钻增扩修复定向钻进系统及方法
[0001]本专利技术属于井下定向钻探工程
,涉及水敏缩径地层,具体涉及一种煤矿井下水敏缩径地层随钻增扩修复定向钻进系统及方法。
技术介绍
[0002]井下定向钻探工程是矿井地质保障和灾害防治的重要技术手段,其钻进目标地层主要为煤系地层,泥岩、碳质泥岩等水敏缩径地层发育广泛,水敏缩径地层钻进时,孔壁岩层会吸水膨胀,引起钻孔直径缩小,导致钻孔直径小于钻头直径,从而使定向钻具无法退出钻孔,造成重大孔内事故,现有可用技术方法及不足如下:
[0003](A)采用抑制性泥浆进行保压护壁或采用空气进行定向钻进,避免钻孔缩径。但是由于煤矿井下定向钻孔一般近水平,无法加压形成护壁泥饼,且矿用冲洗液固控系统技术暂不成熟,护壁泥浆配制和循环利用困难,施工成本高。同时,空气螺杆马达的钻进扭矩相对较小,井下供风能力受限,不适用于岩层定向钻进。
[0004](B)调整定向钻孔轨迹,避开水敏缩径地层钻进。尽量不选择水敏缩径地层为目标地层,通过快速调整轨迹大角度穿过水敏缩径地层并进行局部扩孔,然后在稳定性地层内定向钻进施工。但实际施工过程中无法完全避开水敏缩径地层,如部分矿井水敏缩径地层发育规模大、层数多、厚度高等,且由于现有定向钻进技术装备不具备地层识别功能,地层起伏变化后钻孔极易误入水敏缩径地层,从而导致发生安全事故。
[0005](C)不采用定向钻进技术,采用回转钻进工艺快进快出。对于无法避开水敏缩径地层的矿井,采用常规钻进技术快速施工短孔,减少钻孔缩径事故带 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下水敏缩径地层随钻增扩修复定向钻进系统,其特征在于,该系统包括从头至尾依次相连的随钻增扩定向钻头(1)、螺杆马达(2)、随钻孔壁修复工具(3)、无磁钻杆(4)和定向钻杆(5),所述的无磁钻杆(4)中安装有随钻测量探管(6)。2.如权利要求1所述的煤矿井下水敏缩径地层随钻增扩修复定向钻进系统,其特征在于,所述的随钻孔壁修复工具(3)包括杆体(301),所述的杆体(301)的头端为与螺杆马达(2)连接的公接头(302),所述的杆体(10)的尾端为与无磁钻杆(4)相连接的母接头(303);杆体(301)内部从尾至头轴向贯通设置有相连通的第一台阶通孔(304)和第二台阶通孔(305)的两级通孔;第一台阶通孔(304)的内径大于第二台阶通孔(305)的内径,第一台阶通孔(304)和第二台阶通孔(305)之间为台阶面(306);所述的第一台阶通孔(304)和第二台阶通孔(305)内安装有推送杆(307),所述的推送杆(307)包括一体成型依次相连的第一台阶段(30701)、第二台阶段(30702)、第三台阶段(30703)和第四台阶段(30704)四个台阶段;所述的第一台阶段(30701)、第三台阶段(30703)和第四台阶段(30704)均为圆柱状;所述的第一台阶段(30701)和第三台阶段(30702)的外径与杆体(301)内的第一台阶通孔(304)的内径相同,所述的第四台阶段(30704)的外径与杆体(301)内的第二台阶通孔(305)的内径相同;所述的第二台阶段(30702)为锥台状,所述的第二台阶段(30702)的下底与第一台阶段(30701)相连,所述的第二台阶段(30702)的上底与第三台阶段相连;所述的第二台阶段(30702)的下底的直径不大于第一台阶段(30701)的外径,所述的第二台阶段(30702)的上底的直径小于第三台阶段(30703)的外径;所述的第四台阶段(30704)上套装有轴向复位弹簧(308),轴向复位弹簧(308)的一端顶在第三台阶段(30703)的端面上,轴向复位弹簧(308)的另一端顶在台阶面(306)上;所述的杆体(301)外设置有修复仓(309),修复仓(309)径向贯通且与所述的第一台阶通孔(304)相连通,修复仓(309)靠近第一台阶通孔(304)的端部设置有限位台阶(310),修复仓(309)远离第一台阶通孔(304)的端部设置有可拆卸的环形压盖(311);所述的修复仓(309)内安装有能够沿着径向运动的修复器(312),所述的修复器(312)包括修复器本体(31201),修复器本体(31201)的内端设置有能够与第二台阶段(30702)的侧壁相配合的锥斜面(31202);修复器本体(31201)的外端两侧设置有正向修复刀翼(31203)和反向修复刀翼(31204),修复器本体(31201)的外端中间设置有耐磨带(31205);修复器本体(31201)的侧壁四周设置有限位凸块(31206);所述的修复器本体(31201)上套装有径向复位弹簧(313),径向复位弹簧(313)的一端顶在环形压盖(311)上,径向复位弹簧(313)的另一端顶在限位凸块(31206)上,限位凸块(31206)通过限位台阶(310)实现限位;第二台阶段(30702)与锥斜面(31202)接触将推送杆(307)的轴向推力转变为修复器(312)的径向推力,推动修复器(312)在修复仓(309)内径向运动,修复器(312)的外端能够伸出环形压盖(311)外。3.如权利要求2所述的煤矿...
【专利技术属性】
技术研发人员:方俊,李泉新,杨哲,褚志伟,许超,姜磊,刘飞,李渊,
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:
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