煤矿井下定向钻孔轨迹设计与控制技术

为了更好地控制钻孔轨迹,通过研究煤矿井下定向钻孔轨迹算法,得出钻孔轨迹设计参数,按照钻孔设计步骤系统总结出钻孔轨迹参数设计准则以指导钻孔轨迹设计,并给出利用实钻对钻孔轨迹设计优化方法.通过研究定向钻造斜规律得出工具面向角是影响螺杆钻具改变钻孔轨迹主要因素,结合地层硬度、重力作用等因素对钻孔造斜影响,得出利用工具面向角预测钻孔轨迹方法.最后根据定向钻造斜规律和施工经验归纳总结出满足不同钻孔轨迹控制需求的工具面组合,以控制钻孔轨迹在目标区域的施工.     

煤矿井下定向钻孔轨迹预测方法研究

针对传统钻孔轨迹预测方法中三点定圆法未考虑钻具受力变形、纵横弯曲梁法相关参数难以获取的问题,提出了一种运用纵横弯曲梁理论对三点定圆法进行改进的煤矿定向钻孔轨迹预测新方法。该方法根据纵横弯曲梁理论对单弯螺杆钻具组合进行受力分析,导出三弯矩方程,求取钻具组合弯曲变形后形成的第二跨跨长L_2,代入三点定圆法中,计算得出钻具组合在不同受力条件下的预测造斜率,实现煤矿近水平千米定向钻孔的轨迹预测。运用晋煤赵庄矿千米钻机钻孔轨迹数据对模型进行了验证,验证结果表明,该方法的预测精度达到施工要求并高于传统的纵横弯曲梁法。     

煤矿井下定向钻孔轨迹设计与计算方法

结合煤矿井下定向钻孔工艺技术特点,阐述了定向钻孔轨迹设计原则、定向钻孔轨迹设计参数中钻孔深度、钻孔方位角和钻孔倾角的确定原则。基于对煤矿井下定向钻孔轨迹计算数学原理的研究,总结了绘图和计算2种钻孔轨迹设计和计算方法,并在我国27个矿区进行推广应用,推广应用期间完成最深定向钻孔深度为1 212 m。     

煤矿井下定向钻孔轨迹设计与计算方法

结合煤矿井下定向钻孔工艺技术特点,阐述了定向钻孔轨迹设计原则、定向钻孔轨迹设计参数中钻孔深度、钻孔方位角和钻孔倾角的确定原则。基于对煤矿井下定向钻孔轨迹计算数学原理的研究,总结了绘图和计算2种钻孔轨迹设计和计算方法,并在我国27个矿区进行推广应用,推广应用期间完成最深定向钻孔深度为1 212 m。     

煤矿井下水平定向钻孔轨迹设计

定向钻孔轨迹设计优劣是决定钻孔施工成败的关键因素之一,针对煤矿井下水平定向钻孔施工特点,制定了定向钻孔的设计原则,结合有限的煤层地质资料,进行钻孔的孔间距、主方位角、方位角、倾角等参数设计,并优化钻孔轨迹参数,以降低钻孔施工风险,最后以双柳煤矿钻孔设计为例,详细介绍定向钻轨迹设计方法。     

煤矿井下定向钻孔轨迹计算与误差分析

煤矿井下随钻测量定向钻进技术由于能够精确控制钻孔轨迹,目前得到广泛应用。针对钻孔轨迹的测量方法和测量误差问题,介绍了定向钻孔轨迹的计算方法,分析了钻孔轨迹误差产生的主要原因以及造成的影响,通过提高仪器测量精度、校正子午线收敛角、准确计量孔深以及降低磁干扰等措施,可以减少误差,提高钻孔轨迹精确度。     

煤矿井下定向钻孔轨迹计算与误差分析

煤矿井下随钻测量定向钻进技术由于能够精确控制钻孔轨迹,目前得到广泛应用。针对钻孔轨迹的测量方法和测量误差问题,介绍了定向钻孔轨迹的计算方法,分析了钻孔轨迹误差产生的主要原因以及造成的影响,通过提高仪器测量精度、校正子午线收敛角、准确计量孔深以及降低磁干扰等措施,可以减少误差,提高钻孔轨迹精确度。     

寺河煤矿井下近水平定向钻孔工艺研究

煤矿瓦斯是影响煤矿井下安全生产的重要因素,同时作为一种新能源正越来越受到重视。为了解决煤矿井下瓦斯安全问题和新能源的开发利用,近水平定向钻孔抽采瓦斯技术得到了广泛应用。近水平定向钻孔抽采瓦斯技术的核心是钻孔施工过程中对钻孔轨迹进行精确控制。本文通过分析影响定向钻孔施工的因素结合现场钻孔施工,总结出了煤矿井下近水平定向钻孔施工的经验及规律,达到了对钻孔轨迹精确控制的目的。     

煤矿井下近水平定向钻孔轨迹描述与计算方法

本文在分析地面与井下钻孔轨迹描述习惯不同的基础上,结合煤矿井下定向钻孔施工的特点建立了钻孔轨迹描述体系,提出了描述钻孔轨迹空间位置的主要几何参数的定义和表示方法。通过分析常用钻孔轨迹坐标计算方法的适用性,提出适合煤矿井下施工特点的最佳计算方法模型,为井下定向钻孔轨迹设计和控制提供了理论依据。     

定向长钻孔技术在煤矿井下防治水钻孔施工中的应用

针对煤矿井下水害防治钻孔施工中采用传统回转钻进工艺施工存在钻探工作量大、钻孔轨迹不可控、探测盲区等难题,总结了定向长钻孔施工技术在探测老空区、顶板疏放水及底板加固注浆施工中的优势。现场实践表明,采用定向长钻孔技术能够实现钻孔轨迹精确控制,保证钻孔轨迹沿预定探测区域延伸,提高探测精度,为煤矿井下防治水钻孔施工提供了实践经验。     

基于轨迹控制的煤矿井下复合定向钻进工艺

为了解决煤矿井下连续滑动定向钻进工艺在长孔施工中存在效率低、能力差的问题,提出了复合定向钻进工艺,并从轨迹控制角度进一步明确了复合定向钻进的含义、研究分析了其工艺特点,结合典型实例分析总结了复合定向钻进工艺的技术优势:能力强、效率高,应用结果表明:本煤层孔最大实钻孔深1 881 m、顶板岩层孔最大实钻孔深1 026 m、处理卡钻事故最大孔深1 188 m,平均机械钻进效率提高20%以上,综合钻进效率提高40%以上。煤矿井下复合定向钻进工艺革新了近水平孔轨迹控制模式,提升了井下本煤层深孔、超深孔和顶板大直径定向孔施工能力。     

煤矿井下定向钻进新技术

通过调查煤矿井下现有定向钻进的技术现状以及石油钻井领域的一些新技术,论述了煤矿井下定向钻进的新技术和发展趋势,包括测量钻头位置的随钻测量系统、提供钻头动力的孔底马达以及全新的旋转导向钻进系统等先进技术。其中,随钻测量系统的关键技术是在保证钻杆强度的前提下钻杆本体的密封以及钻杆内永久电缆联接处的密封;孔底马达重点要解决定子和轴承的寿命问题。随钻测量系统与孔底马达在国内煤矿已有初步应用,但仍需发展完善;旋转导向系统在煤矿井下的应用将是一个主要的发展方向。     

煤矿井下近水平随钻测量定向钻进技术与装备

在介绍国内外煤矿井下近水平定向钻进技术发展的基础上,分析和总结了定向钻机、随钻测量系统、配套钻具及定向钻进工艺的主要特点、适用范围和工艺方法.现场应用验证了煤矿井下近水平定向钻进技术在施工中具有钻进效率高、钻孔轨迹控制精度高(水平位移小于孔深的0.5％,上下位移小于孔深的0.1％)和施工可操作性强的特点.基于技术发展和现场应用现状,对煤矿井下近水平定向钻进技术与装备的发展趋势进行了展望.     

煤矿井下复合定向钻进技术优势探讨

煤矿井下滑动定向钻进技术已是一种成熟的钻孔施工技术,随着该技术应用领域的不断扩大,其逐渐暴露出钻进效率低、钻进安全性差以及不利于实现深孔钻进等问题。介绍了滑动定向钻进技术与复合定向钻进技术（即滑动定向钻进技术和复合钻进技术结合的定向钻进方法）的特点,从安全、高效以及深孔钻进3个方面对复合定向钻进技术优势进行深入分析,实践证明,复合定向钻进技术可有效提高钻进效率、预防钻孔事故和实现深孔钻进,可作为煤矿井下安全、高效及深孔定向钻进新技术进行试验和推广。最后,针对复合钻进钻速的提高仅仅是由于钻头绝对转速的提高的观点之不足,提出应进行包括转速、扭矩、碎岩功率等与钻进效率之间关系的全方位研究。     

煤矿井下定向钻进测量探管

通过对定向钻进系统中的关键部件-测量探管的硬件组成及测量原理的分析,介绍测量探管在随钻测量系统中的工作原理,说明了测量探管在定向钻进技术中所起的重要作用。     

随钻测量定向钻进技术在煤矿井下地质勘探中的应用

煤矿井下随钻测量定向钻进技术是一种成熟的钻孔施工技术,该技术具有钻孔轨迹参数可精确测量和计算、钻孔轨迹可人为控制以及开分支孔等特点。基于上述技术特点,随钻测量定向钻进技术适用于煤矿井下长距离、高精度地质勘探。现场实例介绍了定向钻进技术在煤矿井下地质勘探中的应用技术以及分析方法,可为同类钻孔施工提供经验借鉴;同时,针对现场施工中存在的问题,并指出了该技术的发展方向。     

井下定向钻进技术在探测断层中的应用研究

为了超前远距离准确探测断层等地质构造,减小大断层对工作面布置的影响,需提前进行地质勘探。煤矿井下千米定向钻进技术是一种成熟的钻探技术,该技术具有钻孔轨迹参数可精确测量和计算、钻孔轨迹可人为控制以及开分支孔等特点。在哈拉沟煤矿22412工作面布置前,采用千米定向钻进技术超前工作面进行了地质勘探,共完成2个定向孔和6个分支孔,总进尺1 098 m,最大钻进深度486 m。对钻进轨迹及钻探结果进行详细分析后,最后用巷探的方式验证了定向钻进的成果。对工作面布置起到了很好的指导作用,有效地解决了22412工作面布置问题。     

煤矿井下大直径定向钻进技术在水力压裂中的应用

为了解决碎软、低透气性煤层水力压裂非定向顺层钻孔成孔率低、成孔后易塌孔导致钻孔堵塞和非定向穿层钻孔有效孔段短的问题,提出了将煤矿井下底板穿层梳状定向钻进技术与水力射流冲孔技术相结合的增透方案,形成一套适应煤矿井下水力压裂的大直径定向钻进技术。现场应用结果表明：该技术既解决了成孔率低和成孔后塌孔导致的钻孔堵塞的问题,又解决了钻孔有效距离短、压裂后影响范围小造成的瓦斯抽采效果差问题|抽采最大浓度平均为5.22%,抽采流量平均为4.60m3/min,日均瓦斯抽采量平均值334.81m3/d,与普通穿层钻孔抽采数据对比,压裂增透后钻孔瓦斯抽采流量提高约5.23倍。对该矿区碎软煤层条件下的瓦斯强化抽采具有较强的指导意义。