CN114482939A - 松软煤层定向钻孔分支孔下筛管工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤层筛管技术领域，特别涉及松软煤层定向钻孔分支孔下筛管工艺方法，包括如下步骤：开钻主孔：根据松软煤层中的岩层开孔要求进行定向钻孔主孔施工；开钻分支孔：按照设计角度，将三翼可开闭式钻头与螺旋钻杆续钻至分支孔孔底前端；下筛管：将比分支孔长度长10‑12m的筛管下入螺旋钻杆内；注入高压水：通过注浆泵与水便向螺旋钻杆内注入压力为2‑3MPa的高压水；提出钻头和钻杆：筛管到达分支孔底部后，将三翼可开闭式钻头与螺旋钻杆缓慢提出，每提出5‑10m向孔内注入2‑3MPa的高压水冲孔。第一个分支孔下筛管完毕后，沿主孔继续向前进行第二个分支孔施工。该方法实现了分支孔下筛管，能在松软煤层中的定向钻孔准确的进行分支孔下筛管，提高了下管过程的安全性、提高了下管成功率、降低施工成本，同时，可以对碎软煤层进行护孔。
Description
技术领域
本发明涉及煤层筛管技术领域，特别涉及松软煤层定向钻孔分支孔下筛管工艺方法。
背景技术
我国煤矿瓦斯地质构造复杂，破碎松软煤层比例大且瓦斯含量普遍高（不易在煤层中施工顺层钻孔），同时破碎松软煤层塌孔也是限制瓦斯抽采的主要因素之一。目前，防治松软强突煤层主要采用梳状定向钻孔技术的措施，梳状定向钻孔技术是指在主孔内按照一定的间距向目标层施工向上或向下的分支孔组，主孔一般布置在煤层的顶底板成孔性较好的层位，分支孔根据设计要求进入目标煤层，实现碎软煤层远距离瓦斯消突、预抽与卸压抽采；防治钻孔塌孔的措施主要为向瓦斯抽采孔内送入筛管，具有抵抗钻孔垮塌和通过筛孔抽采瓦斯的功能，成为保障瓦斯高效抽采的有效手段，大大提高了瓦斯抽采纯量，缩短了抽采时间。
中国专利CN209556988U公开了适用于松软煤层长分支瓦斯水平井下柔性筛管的装置，但未涉及梳状定向钻孔技术分支孔下筛管工艺技术。因此，如何提供一种松软煤层定向钻孔分支孔下筛管工艺方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明提供了松软煤层定向钻孔分支孔下筛管工艺方法，包括如下步骤：
开钻主孔：根据松软煤层中的岩层开孔要求进行定向钻孔主孔施工；
开钻分支孔：按照设计角度，将三翼可开闭式钻头与螺旋钻杆续钻至分支孔孔底前端；
下筛管：将比分支孔长度长10-12m的筛管下入螺旋钻杆内；
注入高压水：通过注浆泵与水便向螺旋钻杆内注入压力为2-3MPa的高压水；
提出钻头和钻杆：筛管到达分支孔底部后，将三翼可开闭式钻头与螺旋钻杆缓慢提出，每提出5-10m向孔内注入2-3MPa的高压水冲孔。
较优的，待主孔施工完成后，在步骤“开钻分支孔”实施前先将钻具退出。
较优的，步骤“开钻主孔”与“开钻分支孔”中的定向钻孔主孔与分支孔直径相同。
较优的，步骤“开钻分支孔”中所述设计角度通常为10-30度。
较优的，将三翼可开闭式钻头与螺旋钻杆续钻至距分支孔孔底5m位置；三翼可开闭式钻头直径小于定向钻孔主孔直径，螺旋钻杆直径小于三翼可开闭式钻头，筛管直径小于螺旋钻杆直径。
较优的，前一个分支孔下筛管完毕后，沿主孔继续向前重复步骤“开钻分支孔”、“下筛管”、“注入高压水”、“提出钻头和钻杆”进行后一个分支孔施工。
较优的，后一个分支孔注入高压水压力比前一个分支孔高1MPa直至达到注浆泵额定工作压力,如第一分支孔注入水压2MPa,第二分支孔注入水压为3MPa。
较优的，相邻的两个分支孔之间间隔1-3米。
较优的，筛管孔按如下坚固性系数进行选择：
煤的坚固性系数f≥0.5，采用圆柱筛管孔，筛管孔直径10mm；
煤的坚固性系数f＜0.5，采用条形筛管孔，筛管孔宽度2mm，长度20mm。
较优的，高压水将筛管冲开三翼可开闭式钻头时，水压降低；此时不应停止注浆泵，继续再冲5min，确保筛管到位。
本发明具有以下技术效果：
1.实现了分支孔下筛管，能在松软煤层中的定向钻孔准确的进行分支孔下筛管，提高了下管过程的安全性、提高了下管成功率、降低施工成本，同时，可以对碎软煤层进行护孔。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为松软煤层定向钻孔分支孔下筛管工艺方法步骤；
图2为钻孔分支孔下筛管后的形态示意图；
图3为主孔和分支孔结构示意图。
图中：1-煤层、2-巷道、3-岩层、4-主孔、5-分支孔、51-第一分支孔、52-第二分支孔、53-第三分支孔、54-第四分支孔、55-第五分支孔、6-护孔管、7-筛管、8-筛管孔、9-抓钩、10-水便、11-注浆泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-3所示，松软煤层定向钻孔分支孔下筛管工艺方法，包括如下步骤：
开钻主孔：
根据松软煤层1中的岩层3开孔要求进行定向钻孔主孔4施工。这里的开孔要求，应符合相关行业公知的技术标准，通常采用水平钻孔方式。钻孔可采用常规的钻头和钻杆，包括三翼可开闭式钻头与螺旋钻杆。
待主孔4施工完成后，将钻具退出，并进行第一个分支孔51施工。
开钻分支孔：
按照设计角度，将三翼可开闭式钻头与螺旋钻杆续钻分支孔51至分支孔51孔底前端。
设计角度是指分支孔与竖直方向之间的夹角，通常为10-30度；在分支孔施工过程中，通常将三翼可开闭式钻头与螺旋钻杆续钻主孔4至距孔底5m左右的位置。分支孔51与定向钻孔主孔4直径相同。三翼可开闭式钻头直径小于定向钻孔主孔4直径，螺旋钻杆直径小于三翼可开闭式钻头，筛管7直径小于螺旋钻杆直径。
下筛管：
将比分支孔长度长10-12m的筛管7下入螺旋钻杆内。
注入高压水：
通过注浆泵11与水便10向螺旋钻杆内注入压力为2MPa的高压水，利用高压水将筛管7冲至分支孔51孔底；
注浆泵11是提供高压水压力的设备，水便10与螺旋钻杆连接，通过注浆泵11，水从注浆泵11流出，进入螺旋钻杆，有了高压水才能带动筛管7前进，同时，注浆泵11额定工作压力8MPa。
提出钻头和钻杆：
筛管7到达分支孔51底部后，将三翼可开闭式钻头与螺旋钻杆缓慢提出，每提出5m向孔内注入2MPa的高压水冲孔，防止筛管7随钻杆一起被提出；
筛管7材料为PVC材料，筛管7前端安装筛管7悬挂装置，筛管7直径为30mm，筛管7壁厚为3mm。
高压水将筛管7冲开三翼可开闭式钻头时，水压降低；此时不应停止注浆泵11，继续再冲5min，确保筛管7到位。
第一个分支孔51下筛管7完毕后，沿主孔4继续向前进行第二个分支孔52施工，按“开钻分支孔”、“下筛管”、“注入高压水”、“提出钻头和钻杆”进行后一个分支孔52下筛管7，依次类推。相邻的两个分支孔之间间隔1-3米。
后一个分支孔注入高压水压力比前一个分支孔高1MPa直至达到注浆泵11额定工作压力,如第一分支孔51注入水压2MPa,第二分支孔52注入水压为3MPa。
筛管7筛管孔8按如下坚固性系数进行选择：
煤的坚固性系数f≥0.5，采用圆柱筛管孔8，筛管孔8直径10mm圆柱筛管孔8；
煤的坚固性系数f＜0.5，采用条形筛管孔8，筛管孔8宽度2mm，筛管孔8长度20mm条形筛管孔8。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.松软煤层定向钻孔分支孔下筛管工艺方法，包括如下步骤：
开钻主孔：根据松软煤层中的岩层开孔要求进行定向钻孔主孔施工；
开钻分支孔：按照设计角度，将三翼可开闭式钻头与螺旋钻杆续钻至分支孔孔底前端；
下筛管：将比分支孔长度长10-12m的筛管下入螺旋钻杆内；
注入高压水：通过注浆泵与水便向螺旋钻杆内注入压力为2-3MPa的高压水；
提出钻头和钻杆：筛管到达分支孔底部后，将三翼可开闭式钻头与螺旋钻杆缓慢提出，每提出5-10m向孔内注入2-3MPa的高压水冲孔。
2.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，步骤“开钻主孔”与“开钻分支孔”中的定向钻孔主孔与分支孔直径相同。
3.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，步骤“开钻分支孔”中所述设计角度通常为10-30度。
4.如权利要求1或3所述的工艺方法，其特征在于，步骤“开钻分支孔”将三翼可开闭式钻头与螺旋钻杆续钻至距分支孔孔底5m位置；三翼可开闭式钻头直径小于定向钻孔主孔直径，螺旋钻杆直径小于三翼可开闭式钻头，筛管直径小于螺旋钻杆直径。
5.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，前一个分支孔下筛管完毕后，沿主孔继续向前重复步骤“开钻分支孔”、“下筛管”、“注入高压水”、“提出钻头和钻杆”进行后一个分支孔施工。
6.如权利要求1或5所述的工艺方法，其特征在于，相邻的两个分支孔之间间隔1-3米。
7.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，后一个分支孔注入高压水压力比前一个分支孔高1MPa直至达到注浆泵额定工作压力。
8.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述筛管按如下坚固性系数进行选择：
煤的坚固性系数f≥0.5，采用圆柱筛管孔，筛管孔直径10mm；
煤的坚固性系数f＜0.5，采用条形筛管孔，筛管孔宽度2mm，长度20mm。
9.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，待主孔施工完成后，在步骤“开钻分支孔”实施前先将钻具从主孔中退出。
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