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長鉆孔枝狀鉆孔群定向鉆進工藝的研究
2019/11/13 10:17:00   轉載    本站    點擊:86次

第一完成單位: 中煤科工集團西安研究院有限公司

聯 系 人: 劉柏根

成果類型: 應用技術

成果體現形式 : 新技術

技術領域: 新能源與高效節能

應用行業: 采礦業

成果簡介:

"長鉆孔枝狀鉆孔群定向鉆進工藝的研究"項目來源于"十二五"國家科技重大專項項目,項目編號為2011ZX05041-001-005,經費總額為733.99萬元,其中國撥資金250.27萬元,單位自籌483.72萬元。 

 項目的研究目標是以煤礦井下小直徑孔底馬達的綜合力學性能研究和造斜規律研究為手段,研究煤礦井下近水平定向鉆孔軌跡控制技術及鉆孔側鉆分支技術,確定定向鉆孔軌跡設計及實鉆計算方法,形成長鉆孔枝狀鉆孔群鉆進成孔工藝技術,并針對施鉆煤層條件建立鉆孔成孔閉式循環系統,解決煤礦區井下煤層氣抽采長鉆孔成孔難的問題,為煤礦區煤層氣井上、井下區域化立體聯合抽采奠定堅實的技術基礎。

 項目實施期間,研發人員嚴格按照任務合同書的要求和預期目標完成了任務的各項研究工作,主要包括一套枝狀鉆孔群鉆進工藝技術體系,一套側鉆分支工藝技術體系,一套枝狀鉆孔群成孔閉式循環的沖洗液凈化系統及一套孔口防噴裝置,達到了預期目標。具體工作情況如下:

 ⑴ 項目組先后到山西晉城、河南平頂山、河南焦作、安徽淮南、淮北等礦區的12個煤礦調研學習38次,收集調研資料286份,查閱技術文獻100篇,編制任務調研報告8份。

 ⑵ 形成了定向長鉆孔枝狀鉆孔群鉆進工藝技術、復合定向鉆進技術及高位大直徑定向鉆孔成孔技術,實現了煤礦井下煤層氣抽采鉆孔軌跡控制和長鉆孔鉆進。

 ⑶ 項目研究過程中,對大功率鉆進技術與裝備進行了前期試驗、現場試驗和推廣應用,共完成定向鉆孔61個,總進尺41144.7m,采用復合定向鉆進技術完成最大鉆孔深度1881m,采用枝狀鉆孔群鉆進工藝技術完成單孔77個分支孔施工,滿足各項考核指標,取得了良好的煤層氣抽采效果,充分體現了研究成果的先進性。

 項目研究形成以下創新性研究成果:

 ⑴ 首次試驗了煤礦井下近水平定向復合鉆進的工藝技術,完成了1881m深孔鉆進。項目組在寺河和成莊煤礦進行了定向復合鉆進工藝的現場試驗,在試驗過程中總結了復合鉆進工藝技術參數,確定了鉆機回轉轉速與孔底馬達回轉轉速范圍和回轉壓力控制范圍。定向復合鉆進工藝是在鉆進過程中孔底馬達切削巖層的同時自身也在鉆機回轉帶動下旋轉切削巖層,當隨鉆測量監測鉆孔軌跡偏離設計軌跡時,將鉆進方式改為孔底馬達定向鉆進對鉆孔軌跡進行糾偏。相對于傳統定向鉆進工藝,定向復合鉆進工藝可顯著提高鉆進速度,提高鉆孔成孔效率,應用前景廣闊。

 ⑵ 軟硬互層煤層泥漿脈沖隨鉆測量復合定向鉆進技術。該技術方法在中硬煤層孔段采用滑動定向鉆進與復合鉆進結合、松軟煤層孔段采用復合鉆進,利用流量開關、測控短節、電池筒、驅動短節、無磁水脈沖發射器、壓力傳感器和數據處理器組成的壓力水脈沖隨鉆測量裝置進行隨鉆測量,利用孔底馬達進行軌跡調控,利用三棱刻槽鉆桿進行加強排渣,實現了軟硬互層煤層中順煤層隨鉆測量定向鉆進,提高軟硬互層煤層鉆孔深度和軌跡調控精度。

 煤礦井下復合定向鉆進技術的成功開發,為井下煤層煤層氣抽采定向鉆孔施工提供了新技術,大大提高了煤層煤層氣抽采效果和鉆孔施工效率,為將來實現煤與煤層氣(瓦斯)協調一體化開采提供了新思路和技術支撐。傳統的煤層煤層氣抽采鉆孔布置模式,由于煤層氣抽采鉆孔成孔效率低,煤層氣抽采效果受到一定的限制。實施了復合定向鉆孔后,大大提高鉆孔的有效抽采范圍,提高了煤層煤層氣抽采效率,為推動煤層氣(瓦斯)開發和"節能減排"起到很大的促進作用。


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