煤矿井下3000 m顺煤层定向钻孔钻进关键技术

煤矿井下3000 m顺煤层定向钻孔钻进关键技术

论文摘要

保德煤矿大盘区工作面采前瓦斯超前治理模式要求井下定向长钻孔能够沿煤层钻进3000m以上,针对现有技术装备在超长定向钻孔施工中存在滑动钻进困难、进水水路压耗大、有线随钻测量信号传输距离受限、冲洗液无法循环利用等问题,开发了煤矿井下基于螺杆马达水力加压和超长钻具正反扭转给进的滑动钻进减阻工艺、基于回转钻进倾角控制和侧钻分支的复合钻进轨迹控制技术,设计了低压耗进水水路系统、泥浆脉冲无线随钻测量系统和冲洗液净化循环系统,结合保德煤矿生产需要,完成了主孔深度3 353 m、孔径120 mm的顺煤层超长贯通定向孔。钻进效果表明:滑动钻进减阻工艺有效降低了给进力,显著提高了深孔滑动定向钻进能力;基于复合钻进的轨迹控制技术,保证了钻孔轨迹沿煤层定向延伸,并提高了钻进能力和钻进效率;泥浆脉冲无线随钻测量信号长距离传输稳定可靠,克服了有线随钻测量信号传输的局限性;井下冲洗液净化循环系统净化效果良好,实现了井下定向钻进冲洗液循环利用。研究成果对支撑煤矿大区域瓦斯超前治理、以孔代巷工程、水害防治及地质勘探等技术进步具有重要意义。

论文目录

  • 1 技术难点
  •   1.1 超长孔滑动造斜钻进难题
  •   1.2 高压水路压耗过大难题
  •   1.3 随钻测量系统信号长距离传输难题
  •   1.4 冲洗液循环利用难题
  • 2 关键技术
  •   2.1 定向孔滑动钻进减阻技术
  •     2.1.1 螺杆钻具水力加压减阻技术
  •     2.1.2 超长钻具正反扭转给进减阻技术
  •   2.2 超长定向孔轨迹控制技术
  •     2.2.1 复合回转钻进倾角控制技术
  •     2.2.2 复合回转钻进开分支技术
  •   2.3 低压耗水路系统
  •   2.4 泥浆脉冲无线随钻测量技术
  •     2.4.1 系统组成及原理
  •     2.4.2 参数设定
  •   2.5 冲洗液净化循环系统
  • 3 现场试验
  •   3.1 钻孔设计
  •   3.2 设备配套
  •   3.3 施工情况
  •   3.4 钻进效果分析
  •     3.4.1 滑动钻进减阻效果
  •     3.4.2 复合钻进轨迹控制效果
  •     3.4.3 水路减阻效果
  •     3.4.4 泥浆脉冲随钻测量信号传输效果
  •     3.4.5 冲洗液循环净化系统效果
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 石智军,董书宁,杨俊哲,许超,郝世俊,李泉新,陈殿赋,姚克,刘建林,田东庄

    关键词: 顺煤层,超长定向孔,减阻工艺,复合钻进,侧钻分支,泥浆脉冲,冲洗液净化循环系统

    来源: 煤田地质与勘探 2019年06期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 矿业工程,安全科学与灾害防治

    单位: 中煤科工集团西安研究院有限公司,神华神东煤炭集团有限责任公司

    基金: 国家科技重大专项任务(2016ZX05045-003-001),中煤科工集团西安研究院有限公司科技创新基金项目(2019XAYZD01)~~

    分类号: TD712

    页码: 1-7

    总页数: 7

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