CN106032753A - 一种以煤层钻进状态预测煤层稳定性的系统及方法 - Google Patents

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王启飞
吕平洋
赵越超
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/003—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells by analysing drilling variables or conditions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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Abstract

本发明提出一种以煤层钻进状态预测煤层稳定性的方法，旨在定量描述煤层钻进状态进而为煤层稳定性的预测提供参考。在钻机钻进作业过程中钻机钻进状态测试系统，实时监控钻机作业过程中的实际输出功率。当实际输出功率保持稳定并不大于钻机额定功率时可以认为钻进过程正常，钻进煤层稳定性好；当实际输出功率波动比较大或长时间超过钻井额定功率时认为钻进异常，钻进煤层稳定性差，并启动报警系统，提醒作业工人及工程技术人员做好相应的防突措施，防止煤与瓦斯突出事故的发生。

Description

一种以煤层钻进状态预测煤层稳定性的系统及方法
技术领域
本发明属于能源技术中的煤炭开发领域，适用于煤层稳定性预测，尤其指有突出危险性煤层工作面前方煤层稳定性的预测。
背景技术
随着煤炭开采深度日益加大，煤与瓦斯突出灾害势必日趋严重，对煤层突出危险性的鉴定与评估对预测、预报及防治煤与瓦斯突出有着重要意义。一般认为，不稳定煤层的突出危险性要远远大于稳定煤层，因此煤层稳定性的预测就显得尤为重要。
目前，判定煤层突出危险性的指标中主要有煤的破坏类型、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数、煤层瓦斯压力等。《煤与瓦斯突出鉴定规范》中认为在煤层中进行钻孔等作业时发生的卡钻是一种重要的煤岩动力现象，可以作为判定突出煤层的标志。在煤层钻孔施工过程中，当钻杆进入煤层松软、软分层厚度大的不稳定煤层中因煤体强度较低难以形成稳固的钻孔，这样钻孔周围煤体应力增大，钻杆被抱紧，钻进困难，钻机实际输出功率增大。因此对煤层钻进状态，特别是钻机实际输出功率的实时监测能够反映煤层稳定性，也可以作为煤层突出危险性评价的参考指标。
综上所述，煤层钻进状态能够很好的反映煤层稳定性，对钻进状态的分析一方面能够比较好的描述煤层稳定性，另一方面能够防治打钻过程中的卡钻等问题，但在现场中仅凭工人的现场经验对钻进状态作定性判断存在很大的不确定性，因此实现对煤层钻进状态特别是煤层钻进过程中钻机实际输出功率的实时测定有着重要意义。
发明内容
本发明提出一种以煤层钻进状态预测煤层稳定性的方法，旨在定量描述煤层钻进状态进而为煤层稳定性的预测提供参考。
为实现上述目的,本发明系统主要包括煤层钻进系统和以霍尔电流计为核心的钻机钻进状态测试报警系统。
所述煤层钻进系统包括电缆、钻杆、钻头。所述钻机为矿用本安型液压钻机，所述钻进状态测试系统包括霍尔电流计、输出功率表盘、煤层稳定性报警系统。
具体实施方式如下：在钻机钻进作业过程中钻机钻进状态测试系统，实时监控钻机作业过程中的实际输出功率。当实际输出功率保持稳定并不大于钻机额定功率时可以认为钻进过程正常，钻进煤层稳定性好；当实际输出功率波动比较大或长时间超过钻井额定功率时认为钻进异常，钻进煤层稳定性差，并启动报警系统，提醒作业工人及工程技术人员做好相应的防突措施，防止煤与瓦斯突出事故的发生。
本发明的有益效果是，利用以霍尔电流计为主要元件构成钻机实用功率实时监测系统，为煤矿井下钻进状态的确定、减少钻进故障以及钻进前方煤层稳定性的预测提供有益的参考。
附图说明
附图为本发明以钻进状态预测煤层稳定性的测试系统及使用方法示意图。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
煤层钻进是一种常见的井下钻进作业方式，在瓦斯抽采、泄压防突以及煤层探测等方面应用广泛，在钻进过程中实时监测钻进状态可以作为一种煤层稳定性的预测方式。
具体实施方式如下：
在钻进作业开始前布置好钻机(1)，然后将以霍尔电流计为核心的钻机钻进状态测试系统(2)接入钻机供电电缆(3)，启动钻机(1)开始钻进作业，后开启钻机钻进状态测试系统(2)，在钻进工程中钻头 (4)位于煤层(5)中，后方钻杆(6)位于岩层(7)中，在钻进过程中钻机钻进状态测试系统(2)实时监测钻机工作时的实际输出功率，并做出相应的前方煤层稳定性预测与报警。
所述钻进状态测试系统包括霍尔电流计、输出功率表盘、煤层稳定性报警系统。
所述霍尔电流计可使用钳形霍尔电流计，其具体接入方式为：紧握钳形电流计把手和扳手，按动扳手打开钳口，将钻机电缆(3)置于钳口中心位置，再松开扳手使两钳口表面贴合。
所述实际输出功率通过霍尔电流计测量出的电流值乘以额定电压计算得出。
所述预测和报警方式可设定为：当钻机实际输出功率低于额定功率时仅在表盘上显示钻机实际输出功率；当钻机实际输出功率在钻进1m的过程中出现2次及以上的超出额定功率10％的情况，报警系统启动，发出提示声音，提醒工作人员钻机前方煤体不稳定，存在危险。

Claims (2)

1.一种以煤层钻进状态预测煤层稳定性的系统，其特征在于：主要包括煤层钻进系统和以霍尔电流计为核心的钻机钻进状态测试报警系统(2)，所述煤层钻进系统包括钻机(1)，电缆(3)、钻头(4)，钻杆(6)，所述钻进状态测试系统包括霍尔电流计、输出功率表盘、煤层稳定性报警系统。
2.根据权利1所述以煤层钻进状态预测煤层稳定性的系统使用方法，其特征在于：在钻机钻进作业过程中钻机钻进状态测试系统，实时监控钻机作业过程中的实际输出功率，当钻机实际输出功率低于额定功率时仅在表盘上显示钻机实际输出功率；当钻机实际输出功率在钻进1m的过程中出现2次及以上的超出额定功率10％的情况，报警系统启动，发出提示声音，提醒工作人员钻机前方煤体不稳定，存在危险。
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PB01 Publication
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