CN105003222A - 一种千米定向钻机压杆打捞方法 - Google Patents

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梁爱堂
李子长
贾永斌
罗珠峰
秦杰
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一种千米定向钻机压杆打捞方法，目的是防止孔内发生二次压杆事故，打捞成功率高；本发明先计算出压杆后孔内钻杆长度及根数，确定压杆点位置及至孔口的距离；压杆点的位置一般在千米定向钻机螺杆马达弯头处，孔口至弯头的距离即为压杆点与孔口的距离；用被压钻杆作导向，用HQ钻杆和扩孔钻头将故障钻孔扩大，扩孔时低速旋转慢速给进，保持水流量180-210L/min，推进压力1.5-2.5mpa，掌握好钻速使旋转压力控制在4mpa以内；钻进至离压杆点280-310mm时停钻，退出所有钻杆；采用HQ钻杆配套打捞钻头旋转钻进至离压杆点280-310mm时停止送水并卸下水尾，在给进压力4mpa、旋转压力≤6mpa条件下低速旋转给进，使打捞钻头平稳到达压杆点；用打捞钻头尾部准确卡住螺杆马达弯头将压杆取出。

Description

一种千米定向钻机压杆打捞方法
技术领域
本发明涉及一种在井下千米定向钻机遇到压杆事故时的压杆打捞方法。
背景技术
由于煤层地质构造的不可预见性，加之软煤层具有突出危险性，煤层裂隙发育繁多，瓦斯赋存量大，在煤层中施工瓦斯抽采钻孔施工过程中经常会伴随喷孔现象发生，喷孔现象一般表现为，高瓦斯气流向孔口喷出，承压瓦斯携带大量的煤粉和水直接冲出孔口。孔口经常伴随有煤炮声和气流冲击声，表现形式为脉冲形式，造成瓦斯超限，喷孔、塌孔、堵孔和卡钻的现象出现，最终出现压杆事故；压杆俗称压钻、埋钻、卡钻。压杆是由于瓦斯地质原因导致孔内煤岩抱死钻杆，在钻机给进和旋转时产生的摩擦阻力大于钻机最大动力的现象。压杆前经常表现有瓦斯喷孔、孔口返水变小、泵压增高、起拔压力增大，直至钻机最大起拔压力不能拔动和钻动钻杆。压杆有一个循序渐进的过程，在退杆时摩擦阻力会逐渐增大，往往在退出几根钻杆之后才彻底压死。由于缺乏有效方法和专用的工具，打捞工作费时费力，而且在打捞过程中孔内极易出现二次压杆现象，打捞的成功率较低。
发明内容
本发明目的是克服上述已有技术的不足，提供一种可有效防止孔内发生二次压杆事故、打捞成功率高的千米定向钻机压杆打捞方法。
本发明方法为：
（1）计算压杆后孔内钻杆长度及根数；查看井下钻孔施工台账，确定钻孔深度及压杆前孔内退出钻杆数量、孔外钻杆长度并记录，利用下列公式算出压杆后孔内钻杆长度L孔内及孔内钻杆数量N后：L孔内= H - N前×3- L孔外；N后= L孔内/3；其中：L孔外为孔外钻杆长度，H为钻孔深度，N前为压杆前孔内退出钻杆数量；单位均为米；       
（2）确定压杆点位置及至孔口的距离；压杆点的位置一般在千米定向钻机螺杆马达弯头处，孔口至弯头的距离即为压杆点与孔口的距离；因弯头自身具有1.25°的角度，在瓦斯大、地质复杂、钻孔轨迹变化大的情况下，孔底极易堆积煤渣，在起拔过程中，具有1.25°角度的马达与孔底煤渣产生的摩擦力逐渐增大，最终压住钻杆。
（3）用HQ钻杆配套扩孔钻头扩孔；利用被压的钻杆作导向，用HQ钻杆和扩孔钻头将故障钻孔扩大至扩孔钻头尺寸，扩孔时低速旋转慢速给进，保持水流量180-210L/min，推进压力1.5-2.5mpa，掌握好钻速以使旋转压力控制在4mpa以内；钻进至离压杆点280-310mm时停钻，退出所有钻杆；
所述的扩孔钻头包括筒体和钻齿；筒体为空心圆锥体，筒体尾部为螺纹段，螺纹段上设有用于与HQ钻杆连接的外螺纹，筒体头部设有钻齿，钻齿呈胎体式。筒体和钻齿均采用耐磨合金钢复合材料制成，筒体尾部直径为95mm，头部直径为117mm；全长500mm；壁厚为8mm；筒体尾部螺纹段的长度为100mm。
（4）用打捞钻头取出压杆；采用HQ钻杆配套打捞钻头旋转钻进至离压杆点280-310mm时停止送水并卸下水尾，在给进压力4mpa、旋转压力≤6mpa条件下低速旋转给进，使打捞钻头平稳到达压杆点；利用打捞钻头尾部准确地卡住螺杆马达弯头将压杆取出。
旋转给进时要时刻关注给进压力表、回转压力表和HQ钻杆内的通缆钻杆，当给进压力或回转压力表突然增大、通缆钻杆在打捞钻头作用下发生旋转时，停止给进。一旦出现上述现象，表明打捞钻头已将螺杆马达弯头部位卡住；这时应缓慢的边旋转边起拔退杆，退杆过程中观察通缆钻杆是否同HQ钻杆一起退出，直到退完全部钻杆。如退杆过程中通缆钻杆从HQ钻杆中脱落，则需要重复以上打捞过程。
所述的打捞钻头包括筒体和三角体；筒体为空心圆柱形直筒，尾部套有用于与HQ钻杆连接的外螺纹；筒体外面除螺纹段外均设有三角体，筒体和三角体均采用硬质合金材料，三角体设有多组，每组有多个；每组三角体均从筒体前部起至螺纹段前呈螺旋状分布。筒体直径为95mm，全长500mm；筒体上螺纹段长100mm。三角体共有三组，每组六个，每个三角体高度为5.5mm。
本发明适于井下容易塌孔的软煤层、破碎带、软分层及瓦斯含量较大的突出煤层，在千米定向钻机发生压杆事故时能够顺利完成钻具打捞工作；在保证钻孔原有轨迹的条件下，配合多种打捞设备，省时省力，孔内不会发生二次压杆，打捞风险小，成功率高。
附图说明
图1为本发明扩孔钻头结构示意图。
图2为本发明打捞钻头结构示意图。
具体实施方式
本发明压杆打捞方法为：
（1）查看井下钻孔施工台账，确定钻孔深度及压杆前孔内退出钻杆数量、孔外钻杆长度并记录，利用下列公式算出压杆后孔内钻杆长度L孔内及根数N后：L孔内= H - N前×3- L孔外；N后= L孔内/3；其中：L孔外为孔外钻杆长度，H为钻孔深度，N前为压杆前孔内退出钻杆数量；单位采用为米。       
（2）压杆点的位置一般在螺杆马达弯头处，孔口至弯头的距离即为压杆点与孔口的距离。
（3）被压钻杆为千米钻机特有的通缆钻杆，直径为73mm，HQ钻杆为空芯钻杆，类似于地质岩心管，直径为95mm，扩孔时HQ钻杆从孔外套住通缆钻杆逐步向孔内钻进，清除通缆钻杆周围堆积的煤粉；利用被压的钻杆作导向，用￠117mm扩孔钻头、￠95mm HQ钻杆将故障钻孔扩大至扩孔钻头的尺寸￠117mm，扩孔时低速旋转慢速给进，保持水流量194L/min，推进压力2mpa左右，掌握好钻速以使旋转压力控制在4mpa以内。钻进至离压杆点300mm时停钻，退出所有钻杆。
⑷采用HQ钻杆（￠95mm）配套打捞钻头（直径￠106mm）旋转钻进至离压杆点300mm时停止送水，卸下水尾，低速旋转给进（给进压力为4mpa，旋转压力≤6mpa），保证打捞钻头平稳到达压杆点。  
所述扩孔钻头的筒体（2）为空心圆锥体，尾部直径为￠95mm，头部直径为￠117mm；全长500mm；壁厚为8mm。筒体（2）尾部为螺纹段（1），螺纹段（1）上设有外螺纹，螺纹段（1）长度为100mm，用于与HQ钻杆连接。筒体（2）头部设有钻齿（3），钻齿（3）呈胎体式。
所述打捞钻头的筒体(5)为空心圆柱形直筒，直径￠95mm，壁厚3mm,全长500mm；尾部套有外螺纹，用于与HQ钻杆连接，螺纹段（4）长100mm。筒体（5）外面除螺纹段（4）外均设有三角体（6），三角体（6）采用硬质合金材料，三角体（6）高度为5.5mm, 三角体（6）共有三组，每组六个，每组三角体（6）均从筒体（5）前部起至螺纹段（4）前呈螺旋状分布。

Claims (6)

1.一种千米定向钻机压杆打捞方法，其特征是：
（1）计算出压杆后孔内钻杆长度及根数；查看井下钻孔施工台账，确定钻孔深度及压杆前孔内退出钻杆数量、孔外钻杆长度并记录，利用下列公式算出压杆后孔内钻杆长度L孔内及孔内钻杆数量N后：L孔内= H - N前×3- L孔外；N后= L孔内/3；式中：L孔外 为孔外钻杆长度，H为钻孔深度，N前为压杆前孔内退出钻杆数量；单位均为米；
（2）初步确定压杆点位置在千米定向钻机螺杆马达弯头处，孔口至弯头的距离即为压杆点与孔口的距离；
（3）用HQ钻杆配套扩孔钻头扩孔；利用被压的钻杆作导向，用HQ钻杆和扩孔钻头将故障钻孔扩大至扩孔钻头尺寸，扩孔时低速旋转慢速给进，保持水流量180-210L/min，推进压力1.5-2.5mpa，掌握好钻速以使旋转压力控制在4mpa以内；钻进至离压杆点280-310mm时停钻，退出所有钻杆；
（4）用打捞钻头取出压杆；采用HQ钻杆配套打捞钻头旋转钻进至离压杆点280-310mm时停止送水并卸下水尾，在给进压力4mpa、旋转压力≤6mpa条件下低速旋转给进，使打捞钻头平稳到达压杆点；利用打捞钻头尾部准确卡住螺杆马达弯头将压杆取出。
2.如权利要求1所述的千米定向钻机压杆打捞方法，其特征是旋转给进时要时刻关注给进压力表、回转压力表和HQ钻杆内的通缆钻杆，当给进压力或回转压力表突然增大、通缆钻杆在打捞钻头作用下发生旋转时，立即停止给进；如出现上述现象，表明打捞钻头已将螺杆马达弯头部位卡住；这时应缓慢的边旋转边起拔退杆，退杆过程中观察通缆钻杆是否同HQ钻杆一起退出，直到退完全部钻杆；如退杆过程中通缆钻杆从HQ钻杆中脱落，则需重复以上打捞过程。
3.如权利要求1或2所述的千米定向钻机压杆打捞方法，其特征是所述的打捞钻头包括筒体和三角体；筒体为空心圆柱形直筒，尾部套有用于与HQ钻杆连接的外螺纹；筒体外面除螺纹段外均设有三角体，筒体和三角体均采用硬质合金材料，三角体设有多组，每组有多个，每组三角体均从筒体前部起至螺纹段前呈螺旋状分布。
4.如权利要求1或2所述的千米定向钻机压杆打捞方法，其特征是所述的扩孔钻头包括筒体和钻齿；筒体为空心圆锥体，筒体尾部为螺纹段，螺纹段上设有用于与HQ钻杆连接的外螺纹，筒体头部设有钻齿，钻齿呈胎体式。
5.如权利要求1或3所述的千米定向钻机压杆打捞方法，其特征是所述的打捞钻头的筒体直径为95mm，全长500mm；筒体上螺纹段长100mm；三角体共有三组，每组六个，每个三角体高度为5.5mm。
6.如权利要求1或4所述的千米定向钻机压杆打捞方法，其特征是所述的扩孔钻头的筒体和钻齿均采用耐磨合金钢复合材料制成，筒体尾部直径为95mm，头部直径为117mm；全长500mm；壁厚为8mm；筒体尾部螺纹段的长度为100mm。
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