煤矿井下旋转地质导向钻进技术装备研究

针对煤矿区井下瓦斯抽采定向钻孔施工技术装备存在的自动化程度低、目标地层钻遇率低、岩层钻进速度慢、钻孔直径小等局限性,开展了煤矿井下旋转地质导向钻进技术装备研发工作,突破了定向钻机无线遥控操作、机械自动加杆、实时参数监测与故障诊断、随钻煤岩识别、轨迹旋转调控等核心技术难题,研制出ZDY25000LDK型电液控制定向钻机、BLY800/12型高压力大流量泥浆泵车、YSG(A)型矿用动态方位伽马地质导向随钻测量系统、φ133 mm液驱推靠式旋转导向钻进系统和配套钻具,其中定向钻机的最大转矩25 000 N·m、自动加卸钻杆时间小于55 s,泥浆泵车的额定流量800 L/min,地质导向随钻测量系统的自然伽马测量误差小于±5%、随钻地层探查距离≥0.5 m,旋转导向钻进系统的适用转速范围80~200 r/min、造斜力达到1.4 t;开发了煤矿井下近水平孔地质导向钻进技术和旋转导向钻进技术,详细介绍其技术特点与工艺流程。在内蒙古唐家会煤矿进行了现场试验,在煤层和岩层中实钻定向钻孔共4个,最大成孔深度820 m,总进尺2 419 m,定向成孔直径172 mm,煤层中综合钻进效率提高25%以上,岩层中综合钻进效率提高30%以上,实现了煤矿井下定向钻进从“几何导向”到“旋转地质导向”的跨越,提升了煤矿井下定向钻进智能化水平和钻孔成孔质量,为煤矿井下瓦斯高效抽采和智能矿井建设提供了技术装备支撑。

矿用有线地质导向随钻测量装置及钻进技术

针对当前煤矿井下定向钻进技术与仪器无法判识地层,且钻进效率和煤层钻遇率低等不足,以煤系的自然伽马为地层识别依据,通过自然伽马测量技术、信号有线传输技术和信号解调技术等手段,研制了基于自然成功的矿用有线地质导向随钻测量装置,并配套开发了地质导向钻进技术工艺,该装置在2个煤矿进行了试验。试验结果表明:煤系的自然伽马可用于评估钻头位置的地层信息,结合钻孔轨迹参数测量,控制钻孔沿着预定方向在目的地层中延深,降低了分支孔施工数量,为提高煤层钻遇率、探明矿区地层地质信息、保障钻探施工安全及提高钻探施工效率提供了有效手段。

煤矿井下定向钻进技术及其发展趋势

介绍了5种定向钻进技术,概述各自的定向原理、技术特点和应用概况,总结了煤矿井下使用的稳定组合钻具定向钻进技术和孔底马达滑动定向钻进技术的发展历程和存在的不足;结合当前已有的定向钻探设备及技术,指出高强度通缆钻具和适合煤矿井下环境的无线传输技术是实现复合钻进技术的难点;井下信息闭环控制系统和先进的导向工具系统是实现旋转导向技术的难点;随钻近钻头地质测井技术是实现地质导向技术的难点;最后指出了高度自动化和智能化导向钻进是定向钻进技术的发展方向,并为加速煤矿井下定向钻进技术的发展提出了相关建议。