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定向钻进技术

来源：煤田地质与勘探

智能钻进是指安装在钻头附近或钻头内部的随钻测量装置通过各类传感器技术对岩石特征、钻具姿态参数、钻机工作参数等进行实时检测，得到实时钻进轨迹参数和地层信息，钻机控制器按照得到的参数信息进对钻进状态进行控制。本专题中的相关技术分别在恒源煤矿、淮南顾北煤矿13321工作面、淮南张集煤矿、冀中能源东庞煤矿等进行了应用。

行业视野: 探矿
类别; 25个
关键词; 18位
专家; 6篇
论文; 3930IP
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井下定向钻进用小直径通缆水力振荡器的研制

作者(Author)：王力, 徐保龙, 王毅, 黄寒静, 贾明群, 马斌

摘要：针对煤矿井下定向钻进过程中由于托压效应引起的钻进摩阻大、钻进效率低、钻孔深度受限等问题，提出通过钻柱振动减阻的技术思路。采用理论分析和数值模拟进行激振力、激振频率等关键技术参数的设计，研制ø 89 mm小直径通缆水力振荡器。在室内测试碟簧和圆柱弹簧两种辅助复位原件结构的振荡器性能，并在淮南张集煤矿井下进行实钻试验。结果表明：碟簧式水力振荡器在300 L/min流量时，最大压降1.9 MPa、激振力8.11 kN、频率13 Hz，适合安装在近钻头位置辅助减阻；圆柱弹簧式水力振荡器频率在300 L/min流量时，模拟测试150 m通缆定向管柱最大变形量2.86 mm，最大复位力7.98 kN，频率11 Hz，适合安装在钻柱中间主要减阻；在张集矿井下–600 m疏水巷10号孔定向钻进产生明显托压时使用圆柱弹簧式水力振荡器，使平均钻压降低33%，钻效提高126%，显著降低钻进摩阻，提高定向钻进效率。研制的ø 89 mm小直径通缆水力振荡器为煤矿水平定向钻进中托压问题提供一种新的解决方法。

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煤田地质与勘探

2020年第02期

791

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软煤气动螺杆钻具定向钻进技术与装备

作者(Author)：张杰, 王毅, 黄寒静

摘要：针对软煤钻进成孔深度浅、钻孔轨迹不可控、易出现瓦斯抽采盲区等问题，发明了气动螺杆钻具定向钻进技术，开发了由气动螺杆钻具、窄体定向钻机、随钻测量系统等组成的煤矿井下气动定向钻进技术装备。其中，气动定向钻进工艺和完孔技术，解决了松软煤层顺层定向钻孔长距离安全成孔和可靠护孔难题。在淮南某矿进行试验，试验钻孔30个，最大孔深300 m，平均见煤率92.9%，并全孔段安设筛管；钻孔抽采瓦斯纯量32万m3，试验区域煤巷平均掘进效率9.3 m/d，实现覆盖区域煤层安全高效回采。该技术的成功研发探索出软煤横穿工作面递进式瓦斯治理新模式。

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煤田地质与勘探

2020年第02期

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煤矿井下硬岩定向钻进孔底水力加压技术

作者(Author)：徐保龙, 姚宁平, 王力, 曹静, 豆旭谦

摘要：为解决煤矿井下硬岩深孔滑动定向钻进过程中因钻柱托压效应引起的给进压力大、钻进效率低、钻孔深度受限等问题，提出了采用孔底水力加压方式提高钻头钻压的技术思路。通过借鉴石油钻井领域水力加压器结构并结合煤矿井下近水平孔钻进工况进行了孔底水力加压器结构设计，运用理论计算和数值模拟方法进行了水力参数设计。对样机进行了室内测试，测试结果表明采用Φ12 mm、Φ13 mm、Φ14 mm活塞水眼在流量200~450 L/min范围内输出轴向压力2~10 kN。在淮南张集矿进行了现场试验并总结出了一套孔底水力加压和水力辅助加压工艺，试验结果表明：滑动定向钻进方式下钻孔深度由464 m顺利延伸至578 m，深孔钻进时最大钻效由之前托压孔段的1 m/h以下提高至3 m/h以上，试验进尺内平均给进表压较托压孔段降低了23.8%、平均钻效提高了137%。

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煤田地质与勘探

2019年第02期

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煤矿井下硬岩定向钻进螺杆马达选型及试验

作者(Author)：金鑫

摘要：为了提高煤矿井下硬岩定向钻进效率,在分析硬岩定向钻进螺杆马达要求的基础上,选择了4种不同类型的螺杆马达在陕西韩城桑树坪煤矿进行井下硬岩定向钻进试验。试验结果表明,四级7︰8头螺杆马达和五级5︰6头螺杆马达在定向钻进硬岩时,其平均机械钻速分别为2.52 m/h和2.15 m/h,累计纯钻进使用时间可达550 h。这2种类型的螺杆马达表现出长寿命、高效率等特点,适合于定向钻进硬岩地层。

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煤田地质与勘探

2018年第01期

658

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基于离线编程的煤层智能定向钻进技术

作者(Author)：杨明军, 文国军, 王玉丹, 许新建, 吕仲林

摘要：定向钻进技术目前被广泛应用于煤层气的开采中。为了提高煤层气开采的质量和效率,必须提高煤层定向钻进过程的智能化水平。通过煤层定向钻进的三维离线编程系统,获取钻进轨迹的控制参数,并利用该系统自动生成的钻具控制程序,钻进过程中根据设计钻进轨迹与实际的钻进轨迹的偏差进行自动纠偏,从而实现煤层定向钻进的智能化。

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煤田地质与勘探

2017年第05期

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煤矿井下定向钻进防塌乳液研究

作者(Author)：金新

摘要：治理煤矿瓦斯最有效的办法是通过钻孔对其进行抽采。以聚丙烯酸酯(PCM)、三醋酸纤维素(TCA)为单体,采用反相乳液聚合法合成了MZ-1乳液。通过室内实验评价其流变性能、防塌护壁性能及抗煤粉污染能力,并在冀中能源东庞煤矿三水平通风绕道2号钻场9号钻孔进行了现场试验,结果表明:MZ-1乳液配制的冲洗液具有良好的流变性,较低浓度条件下具有较高的黏度和切力;防塌护壁能力也较国外进口的A乳液、B乳液、植物胶及PHP强;具有较强的抗煤粉污染能力,在煤粉体积分数达到10%时,仍然具有较好的流变性。

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煤田地质与勘探

2017年第01期

473

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