松软煤层跟管冲击与大螺旋交替掩护钻进及瓦斯治理方法技术

本发明专利技术属于松软煤层钻进及瓦斯治理技术领域，具体是一种松软煤层跟管冲击与大螺旋交替掩护钻进及瓦斯治理方法

【技术实现步骤摘要】
松软煤层跟管冲击与大螺旋交替掩护钻进及瓦斯治理方法


[0001]本专利技术属于松软煤层钻进及瓦斯治理
，具体是一种松软煤层跟管冲击与大螺旋交替掩护钻进及瓦斯治理方法
。

技术介绍

[0002]超深埋煤层具有埋深大（近
1000
米）
、
高地应力
、
高瓦斯压力
、
大断面
、
小倾角
、
煤层松软等特点，超深埋煤层瓦斯抽采孔成孔是一个世界性难题，尤其是煤层松软时，钻进困难
、
大面积塌孔
、
钻孔闭合等问题会更加突出
。
国内为针对松软
、
高应力条件下煤层的钻孔与成孔难题进行了许多探索性的研究
。
在快速钻进防卡钻方面有：大功率
、
大扭矩
、
低转速全液压钻机钻进技术，
PAM
水溶液配置絮凝剂洗孔排渣技术，大通径凹槽螺旋钻杆复合排粉技术，氮气排渣气动定向钻技术等；在防塌孔方面主要有两种方法：一是通过研究高应力下高塑性煤的变形与垮落规律，优化钻孔参数；二是在钻孔钻进过程中下护管
/
套管防垮塌
。
但当煤层埋深过深（近
1000
米）时，由于超深埋
、
高地应力
、
煤层松软
、
煤层厚度大且间距小等高地应力
‑
粉煤耦合作用下，导致现有技术成孔效果不佳
、<br/>钻进效率较低
。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决煤层松软时瓦斯抽采效果不佳达不到揭煤条件
、
钻进困难
、
大面积塌孔
、
钻孔闭合等问题，从而改善超深埋松软煤层成孔效果并提高钻进效率，提供一种松软煤层跟管冲击与大螺旋交替掩护钻进及瓦斯治理方法
。
[0004]本专利技术采取以下技术方案：一种松软煤层跟管冲击与大螺旋交替掩护钻进及瓦斯治理方法，包括：
S1
：采用跟管冲击钻进方式在岩层中钻进，并将套管留于岩层中起支撑作用；
S2
：将套管换为筛管，采用跟管冲击钻进方式进行钻进，直至钻具穿透岩层；
S3
：在煤层中向前继续钻进直至筛管与煤体之间的摩擦力增大到钻进过程无法继续；
S4
：将封堵塞送入筛管中，到达位置后通过导管进行充气或充水操作完成对筛管的封堵，然后通过注水管进行注水开始水冲击，煤粉受到水冲击会随水流由筛管高压区流向低压区；
S5
：水冲击完成后，进行泄气或排水操作将封堵塞从筛管中取出，然后钻进，并将煤粉运送至钻孔外，使得煤层钻进过程中形成空腔；
S6
：采用跟管冲击钻进技术，继续带筛管向前钻进，通过步骤
S4
中形成的空腔，再继续钻进直至再一次无法继续；
S7
：重复步骤
S4
‑
S6
直至钻进到终孔位置，然后对钻孔进行封堵，对煤层瓦斯进行抽采
。
[0005]在一些实施例中，套管的直径大于筛管直径
。
[0006]在一些实施例中，步骤
S1
中，当钻具与煤层之间距离为
S1时停止钻进，
S1≥0.2m。
[0007]在一些实施例中，封堵塞包括前后两个封堵胶囊，其后侧的封堵胶囊与注水管固定，两个封堵胶囊之间通过连接杆连接，两个封堵胶囊均连接有导管用于充气与泄气或充水与排水操作
。
[0008]在一些实施例中，步骤
S5
中，空腔长度小于等于
0.5m
，主要影响因素为煤体坚固性及垮塌程度
。
[0009]在一些实施例中，步骤
S7
中，每次重复步骤
S4
‑
S6
时，所使用的筛管的直径逐渐变小
。
[0010]在一些实施例中，步骤
S7
中，钻孔钻进至筛管的直径无法支持钻具进行钻进活动
。
[0011]在一些实施例中，步骤
S5
中，钻进采用大直径螺旋钻进方式，大螺旋钻杆经由岩层中的套管与煤层中的筛管对煤体进行钻进
。
[0012]在一些实施例中，大螺旋钻杆利用特制表面凹凸不平的螺旋片增大摩擦配合水冲击更好地排出煤粉使煤体更易形成空腔
。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提出跟管冲击技术与大螺旋钻进技术交替掩护的方法，可在煤层中制造出空腔后再继续钻进
。
空腔的形成减小了煤体阻力，避免了随着钻进深度增加
、
扭矩增大
、
钻具所受应力增大而导致的钻进风险
。
[0014]在松软煤层中会留设护孔筛管，防止因塌孔导致瓦斯无法抽采；大螺旋钻杆在护孔管中起到运输煤粉的作用，在护孔管外的煤层中起到钻进卸压的作用
。
本专利技术的有益效果是成孔速度快
、
成孔直径大
、
成孔长度长
、
对孔壁保护效果好
、
不容易卡钻，有效解决煤层松软时瓦斯不能有效抽出无法达到揭煤条件及钻进困难
、
大面积塌孔
、
钻孔闭合
、
卡钻等问题，并且本专利技术节约施工成本
、
减轻劳动强度，有效改善成孔效果
、
提高钻进效率
。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的流程图；图2为穿岩过程钻进示意图；图3为进入煤层过程钻进示意图；图4为煤层钻进过程示意图；图5为注水冲击过程示意图；图6为大螺旋钻进过程示意图；图7为筛管延伸过程示意图；图8为继续注水冲击过程示意图；图9为继续大螺旋钻进过程示意图；图
10
为筛管继续延伸过程示意图；图
11
为本专利技术钻进完毕后的示意图；图
12
为煤层瓦斯抽采示意图；图
13
为封堵塞结构示意图；图
14
封堵注水示意图；图
15
大螺旋示意图；图中1‑
岩层，2‑
煤层，3‑
钻具，4‑
套管，5‑
筛管，6‑
封堵塞，7‑
大螺旋钻杆，8‑
空腔，
9
‑
抽气泵，
10
‑
连接杆，
11
‑
封堵胶囊，
12
‑
注水管，
13
‑
导管
。
具体实施方式
[0016]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，所描述的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种松软煤层跟管冲击与大螺旋交替掩护钻进及瓦斯治理方法，其特征在于，包括：
S1
：采用跟管冲击钻进方式在岩层（1）中钻进，并将套管（4）留于岩层（1）中起支撑作用；
S2
：将套管（4）换为筛管（5），采用跟管冲击钻进方式进行钻进，直至钻具（3）穿透岩层（1）；
S3
：在煤层（2）中向前继续钻进直至筛管（5）与煤体之间的摩擦力增大到钻进过程无法继续；
S4
：将封堵塞（6）送入筛管（5）中，到达位置后通过导管进行充气或充水操作完成对筛管（5）的封堵，然后通过注水管进行注水开始水冲击，煤粉受到水冲击会随水流由筛管（5）高压区流向低压区；
S5
：水冲击完成后，进行泄气或排水操作将封堵塞（6）从筛管（5）中取出，然后钻进，并将煤粉运送至钻孔外，使得煤层（2）钻进过程中形成空腔（8）；
S6
：采用跟管冲击钻进技术，继续带筛管（5）向前钻进，通过步骤
S4
中形成的空腔（8），再继续钻进直至再一次无法继续；
S7
：重复步骤
S4
‑
S6
直至钻进到终孔位置，然后对钻孔进行封堵，对煤层瓦斯进行抽采
。2.
根据权利要求1所述的松软煤层跟管冲击与大螺旋交替掩护钻进及瓦斯治理方法，其特征在于，所述套管（4）的直径大于筛管（5）直径
。3.
根据权利要求1所述的松软煤层跟管冲击与大螺旋交替掩护钻进及瓦斯治理方法，其特征在于，所述步骤
S1
中，当钻具（3）与煤层（2）之间距离为
S1时停止钻进，
S1≥0.2m。4.
根据权利要求1所述的松软煤层跟管冲击与大螺旋交替掩护钻进及瓦斯治理方法，其特征在于，所述封堵塞（6）包括前后两个封堵胶囊（
11
），其后侧的封堵胶囊（
11
）与注水管（
12...

【专利技术属性】
技术研发人员：张柏林，曹泽琨，张润旭，张兴华，王磊，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：