煤矿井下复杂破碎地层近水平加压定向钻进装备与方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111502545A(43)申请公布日2020.08.07(21)申请号202010263729.3E21B33/06(2006.01)(22)申请日2020.04.07(71)申请人中煤科工集团西安研究院有限公司地址710077陕西省西安市高新区锦业一路82号(72)发明人方俊李泉新刘桂芹褚志伟刘建林王彦清李乐(74)专利代理机构北京天奇智新知识产权代理有限公司11340代理人李振文(51)Int.Cl.E21B7/04(2006.01)E21B10/61(2006.01)E21B21/00(2006.01)E21B21/08(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称煤矿井下复杂破碎地层近水平加压定向钻进装备与方法(57)摘要本发明涉及一种煤矿井下坑道钻进方法，尤其是煤矿井下复杂破碎地层近水平加压定向钻进装备与方法。包括：孔口套管，用于在施工时封闭孔口；定向钻具组合，在施工时穿过所述孔口套管进入煤层，其上设置有单向导通的钻具中心孔；节流加压系统，与所述定向钻具组合和所述孔口套管之间形成的第一流体通道相连，并且能够从所述第一流体通道内回收和输入流体；本发明向钻孔内提供高压冲洗液，并控制冲洗液压力大小，使冲洗液对孔壁的径向附加支撑力大于孔壁平衡压力值，确保钻孔维持稳定，避免了复杂破碎地层钻孔易失稳破坏、安全事故高发的问题，提高了煤矿井下各类近水平地质勘探和灾害防治钻孔的成孔率和施工安全性。CN111502545ACN111502545A权利要求书1/2页1.一种煤矿井下复杂破碎地层近水平加压定向钻进装备，其特征在于，包括：孔口套管(18)，用于在施工时封闭孔口；定向钻具组合(5)，在施工时穿过所述孔口套管(18)进入地层，其上设置有单向导通的钻具中心孔；节流加压系统(3)，与所述定向钻具组合(5)和所述孔口套管(18)之间形成的第一流体通道相连，并且能够从所述第一流体通道内回收和输入流体。2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下复杂破碎地层近水平加压定向钻进装备，其特征在于，所述节流加压系统(3)在定向钻具组合(5)钻进时通过所述第一流体通道回收所述钻具中心孔输入的流体，并且在调整所述定向钻具组合(5)时，通过第一流体通道向孔内输入流体。3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下复杂破碎地层近水平加压定向钻进装备，其特征在于，所述节流加压系统(3)包括：正压节流通道，连接第一流体通道与污染冲洗液处理系统(4)；回压节流通道，连接第一流体通道与流道切换阀(13)；所述流道切换阀(13)用于在所述钻具中心孔和所述回压节流通道之间进行流体通道切换。4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下复杂破碎地层近水平加压定向钻进装备，其特征在于，还包括：节流装置，设置于所述节流加压系统(3)的流体通道中，包括依次连接的导流管(43)、节流管(44)和出液管(45)，所述导流管(43)与进液管(49)相连，其内设置有可受驱移动的带有变径段的堵塞钢体(47)，所述节流管(44)内设置节流塞(50)，所述节流塞(50)的腔体与所述堵塞钢体(47)相匹配。5.根据权利要求4所述的一种煤矿井下复杂破碎地层近水平加压定向钻进装备，其特征在于，所述堵塞钢体(47)上设置有螺旋槽，并且可沿导流管(43)轴向旋转移动。6.根据权利要求1所述的一种煤矿井下复杂破碎地层近水平加压定向钻进装备，其特征在于，还包括：破碎过滤装置(36)，设置于所述节流加压系统(3)的流体通道中，包括依次连接的破碎管(51)、过滤管(52)；其中，所述破碎管(51)与进渣管(55)相连并且其内部设置有搅拌器(54)，所述过滤管(52)内设置有过滤孔板(56)。7.根据权利要求1所述的一种煤矿井下复杂破碎地层近水平加压定向钻进装备，其特征在于，所述定向钻具组合(5)包括单向逆止定向钻头(26)，所述单向逆止定向钻头(26)包括：切削本体(72)，其一端设置钻具中心孔，另一端与密封接手(73)相连，其内设置有一密封轴(76)；所述密封接手(73)一端与所述切削本体(72)相连，另一端连接流体输入通道；所述切削本体(72)和密封接手(73)之间设置有密封胶塞(78)，所述密封轴(76)一端连接弹簧(76)，另一端设置有与所述密封胶塞(78)相接触的堵塞体。8.一种煤矿井下复杂破碎地层近水平加压定向钻进方法，其特征在于，包括：利用孔口套管(18)封闭孔口；利用定向钻具组合穿过所述孔口套管(18)进入地层；2CN111502545A权利要求书2/2页利用定向钻具组合(5)上设置的单向导通的钻具中心孔向钻孔内注入高压流体以支撑稳固钻孔孔壁，利用定向钻具组合(5)和所述孔口套管(18)之间形成的第一流体通道回收所述高