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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
煤矿井下旋转地质导向钻进技术装备研究
  • Title

    Research on rotary geosteering drilling technology and equipment in underground coal mine

  • 作者

    姚 克李泉新方 俊方 鹏王龙鹏田东庄陈 龙许 超

  • Author

    YAO Ke, LI Quanxin, FANG Jun, FANG Peng, WANG Longpeng, TIAN Dongzhuang, CHEN Long, XU Chao

  • 单位

    中煤科工西安研究院(集团)有限公司

  • Organization
    CCTEG Xi’an Research Institute (Group) Co., Ltd.,
  • 摘要

    针对煤矿区井下瓦斯抽采定向钻孔施工技术装备存在的自动化程度低、目标地层钻遇率低、岩层钻进速度慢、钻孔直径小等局限性,开展了煤矿井下旋转地质导向钻进技术装备研发工作,突破了定向钻机无线遥控操作、机械自动加杆、实时参数监测与故障诊断、随钻煤岩识别、轨迹旋转调控等核心技术难题,研制出ZDY25000LDK型电液控制定向钻机、BLY800/12型高压力大流量泥浆泵车、YSG(A)型矿用动态方位伽马地质导向随钻测量系统、0133mm液驱推靠式旋转导向钻进系统和配套钻具,其中定向钻机的最大转矩25000N-m、自动加卸钻杆时间小于55s,泥浆泵车的额定流量800L/min,地质导向随钻测量系统的自然伽马测量误差小于±5%、随钻地层探查距离≥0.5m,旋转导向钻进系统的适用转速范围80~200 r/min、造斜力达到1.4t;开发了煤矿井下近水平孔地质导向钻进技术和旋转导向钻进技术,详细介绍其技术特点与工艺流程。在内蒙古唐家会煤矿进行了现场试验,在煤层和岩层中实钻定向钻孔共4个,最大成孔深度820m,总进尺2419m,定向成孔直径172mm,煤层中综合钻进效率提高25%以上,岩层中综合钻进效率提高30%以上,实现了煤矿井下定向钻进从“几何导向”到“旋转地质导向”的跨越,提升了煤矿井下定向钻进智能化水平和钻孔成孔质量,为煤矿井下瓦斯高效抽采和智能矿井建设提供了技术装备支撑。



  • Abstract

    In view of the limitations of directional drilling technology and equipment for underground gas drainage in coal mining areas, such as low degree of automation, low drilling ratio of target formation, slow drilling rate of rock formation, and small diameter, the research of rotary geosteering drilling technology and equipment underground coal mine has been carried out, with the core technical problems has overcame such as wireless remote control operation of directional drilling rigs, mechanically automatic drill pipe addition, realtime parameter monitoring and fault diagnosis, coal and rock identification while drilling, and trajectory rotation control, ZDY25000LDK electro-hydraulic controlled directional drilling rig, BLY800/12 mud pump truck with high-pressure and large-volume, YSG(A) Mine geosteering MWD system by dynamic azimuth gamma, ϕ133 mm hydraulic push type rotary steering drilling system and supporting drilling tools have developed, with the maximum torque was 25 000 N·m, the automatically add drill pipe time was less than 55s of the directional drilling rig, the rated flow was 800 L/min of the mud pump truck, the natural gamma measurement error was less than ±5% and the stratum exploration distance was 0.5 m of the geosteering MWD system, the applicable speed range was 80−200 r/min and the deflection force was 1.4 t of the rotary steerable drilling system; geosteering drilling technology and rotary steerable drilling technology for near horizontal hole has developed with the technical characteristics and process flow are introduced in detail. The field test was carried out in Tangjiahui Coal Mine in Inner Mongolia. 4 directional drillings were completed, with the maximum drilling depth was 820 m, the total footage was 2 419 m, the directional drilling diameter was 172 mm, the drilling efficiency was increased 25% in coal seam and 30% in rock, which realized the directional drilling from “geometric steering” to “rotary geosteering” underground coal mine, the intelligent level and drilling trajectory quality of underground directional drilling in coal mine has been improved, and provided technical equipment support for efficient underground gas drainage and intelligent mine construction.

  • 关键词

    瓦斯抽采定向钻孔定向钻机旋转导向钻进地质导向钻进

  • KeyWords

    gas extraction; directional drilling; directional drilling rig; rotary steering drilling; geosteering drilling

  • 基金项目(Foundation)
    国家科技重大专项资助项目(2016ZX05045-003);中煤科工西安研究院(集团)有限公司科技创新基金资助项目(2020XAYDC01-4)
  • DOI
  • 引用格式
    姚 克,李泉新,方 俊,等. 煤矿井下旋转地质导向钻进技术装备研究[J]. 煤炭科学技术,2022,50(12):36−42.
  • Citation
    YAO Ke,LI Quanxin,FANG Jun,et al. Research on rotary geosteering drilling technology and equipment in underground coal mine[J]. Coal Science and Technology,2022,50(12):36−42.
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