长距离岩石水平定向钻进中的难点分析

在长距离岩石水平定向钻进施工中，许多在短距离穿越中的施工技术和以往的施工经验，往往已经不能完全符合实际施工情况，本文从定向钻穿越中导向孔钻进，扩孔，管道回拖这三个阶段分析了长距离岩石水平定向钻进的难点，并根据以往的施工经验和对相关资料的总结，对这些难点提出了相应的解决方案，这对实际施工具有一定的指导意义。

长距离定向钻进防治老窑积水实践

羊场湾煤矿Ⅱ020613工作面为6煤层第一个工作面,上临磁窑堡扩建井采空区。为消除采空区积水隐患,提出了在缓坡斜井合适位置引进长距离定向钻探技术。在明确工作面充水水源的前提下,利用定向钻进技术轨迹可控、定位精确的优点,通过2个定向钻孔对采空区积水进行探查疏放。疏放总量达21.15万m^3,有效达到了“疏水降压”的目的,且钻孔位于磁窑堡扩建井采空区冒落带,可作为水文动态监测钻孔长期使用,该方法也为类似矿井防治周边老窑积水提供了一定借鉴。

复杂构造下小窑破坏区远距离精准探测技术及应用

利用远距离定向钻机对西曲矿南六盘区可能存在的8#煤小窑破坏区范围进行探测。提出了钻孔“浅波浪线顺层钻进技术”:即钻孔轨迹遵循遇断层“大角度调整”,遇陷落柱“直接穿过”或“拐弯避绕”,顺煤层施工“主动见顶-开分支-主动见底-再开分支…”的钻进方式。探测结果表明,钻孔在非构造区域见煤率普遍能够达到70%以上,并最终成功中靶小窑老空区3处,提钻后合计涌水量为37 m^(3)/h,累计排放小窑老空水4.36万m^(3),圈出小窑破坏区域在距离钻场510 m的范围之外,且破坏区内仍存有积水约5.0万m^(3);同时探明落差3 m以下断层5条,落差3~10 m断层4条,陷落柱6个,实现了复杂构造条件下小窑破坏区的准确圈定和地质构造精细化探测。

煤层塌孔修复装置自进钻头关键参数研究

在松软煤层进行瓦斯抽采时,钻孔中经常出现塌孔、堵孔等现象,基于此,提出采用自进钻头修复失效钻孔的新方法。基于牛顿定律和伯努利方程等理论,建立了自进钻头自进力的计算模型,通过最大钻进距离试验,验证了运动方程。将修复装置应用于余吾煤矿N1100回风顺槽,试验结果表明:该装置能够满足煤层塌孔修复的工程需要,瓦斯抽采浓度和流量均明显提高,修复效果明显。

扩孔钻头在水平定向井中的应用

传统扩孔钻头在长距离水平定向井应用过程中出现泥包问题时,由于钻速变慢易造成钻进轨迹偏离原井眼,而且起钻时由于抽吸压力对井壁的作用易造成井壁压差坍塌,影响井下钻具仪器安全,增加辅助时间和钻井成本。为解决该问题,通过总结施工经验,结合数值模拟理论实验优化改进扩孔钻头,并在山西某井田煤层气水平井钻井工程项目中进行工业性试验,与传统扩孔钻头相比平均钻时减少38.9%,大大减少辅助操作时间,钻进效率提高的同时减少钻井成本。