复杂顶板高位大直径定向钻孔施工方法.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CN111287656A(43)申请公布日2020.06.16(21)申请号202010212852.2E21B10/32(2006.01)(22)申请日2020.03.24(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)发明人赵建国刘建林李泉新陈盼赵江鹏姜磊王四一(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)E21B7/28(2006.01)E21B7/20(2006.01)E21B33/13(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称复杂顶板高位大直径定向钻孔施工方法(57)摘要一种复杂顶板高位大直径定向钻孔施工方法，自煤层内正角度开孔，钻进套管孔段先导定向孔，使其穿过顶板与软弱破碎层，达到稳定抽采层；再沿套管孔段先导定向孔扩钻至孔底，自孔口下入护壁套管对软弱破碎层孔段实施保护，向护壁套管与钻孔壁环空注入封孔材料对护壁套管进行封固，使用钻测量定向钻具组合穿过套管孔段，沿设计轨迹钻进主抽采孔段先导定向孔至设计孔深，退出随钻测量定向钻具组合，在主抽采孔段先导定向孔的基础上实施扩孔，并以裸眼形式终孔；由此，本发明避免主抽采孔段施工过程中与后期抽采过程中软弱破碎层孔壁垮塌导致钻孔成孔困难与钻孔瓦斯抽采中断，还实现穿越套管孔段对主抽采孔段实施大直径扩孔，提高瓦斯抽采效果。CN111287656ACN111287656A权利要求书1/2页1.一种复杂顶板高位大直径定向钻孔施工方法，复杂顶板高位大直径定向钻孔由套管孔段与主抽采孔段构成，其特征在于包含如下步骤：步骤一：自煤层内正角度开孔，采用随钻测量定向钻具组合沿设计轨迹钻进套管孔段先导定向孔，直径为dd，使其穿过煤层顶板与软弱破碎层，达到稳定抽采层；步骤二：使用导向式扩孔钻具沿套管孔段先导定向孔扩钻至孔底，直径为dk；步骤三：退出导向式扩孔钻具，自孔口下入护壁套管对软弱破碎层孔段实施保护；步骤四：向护壁套管与钻孔壁环空注入封孔材料对护壁套管实施封固；步骤五：使用随钻测量定向钻具组合穿过套管孔段，沿设计轨迹钻进主抽采孔段先导定向孔至设计孔深，直径为dd；步骤六：退出随钻测量定向钻具组合，采用水力扩张式扩孔装置在主抽采孔段先导定向孔的基础上实施扩孔，并以裸眼形式终孔。2.如权利要求1所述的复杂顶板高位大直径定向钻孔施工方法，其特征在于：所述主抽采孔段孔的终孔直径大于护壁套管的外径。3.如权利要求1所述的复杂顶板高位大直径定向钻孔施工方法，其特征在于：所述水力扩张式扩孔装置由后接头、螺母、本体、芯管、刀翼、撑杆、限位块、活塞与球形导向器连接组成，所述本体的前端连接有球形导向器，本体的后端连接有后接头，所述本体的中心通孔内依次安装芯管、活塞、弹簧与活塞内套，所述芯管相对本体固定，所述活塞可滑动的套合于芯管，活塞的后端连接于限位块，所述限位块的后端铰接至刀翼的前端，所述刀翼的后端铰接至撑杆的前端，所述撑杆的后端铰接至本体，且所述限位块、刀翼与撑杆形成刀翼总成，所述刀翼总成为多个且能通过活塞的轴向滑动带动刀翼径向扩张从本体向外伸出。4.如权利要求3所述的复杂顶板高位大直径定向钻孔施工方法，其特征在于：所述活塞和本体之间设有弹簧以实现弹性恢复功能，所述活塞和芯管之间设有活塞内套。5.如权利要求3所述的复杂顶板高位大直径定向钻孔施工方法，其特征在于：所述本体内轴向自前向后分别为内径逐渐减少的一级孔、二级孔、三级孔和四级孔，且所述本体的外壁周向等间距布置n个法向贯通的矩形槽，各矩形槽的前端轴向设置凸形截面限位槽，所述矩形槽的后端设置贯穿矩形槽内壁的横向销孔。6.如权利要求5所述的复杂顶板高位大直径定向钻孔施工方法，其特征在于：所述芯管包含直径较小的细径体和直径较大的粗径体，所述粗径体位于前部且直径等于本体内三级孔的内径，所述细径体位于后部且直径等于本体内四级孔的内径，所述细径体的后端设置细径体外螺纹，所述粗径体的前端设置粗径体外螺纹。7.如权利要求6所述的复杂顶板高位大直径定向钻孔施工方法，其特征在于：所述活塞沿轴线设置活塞中心通孔3，沿轴线包括位于前端的活塞头与后端的活塞杆，所述活塞头外径与本体的一级孔内径一致并置于其内，所述活塞杆的外径与本体的二级孔内径一致并置于其内，所述活塞杆的尾部设置有矩形截面环形槽，环形槽的后侧周向布置n个螺钉孔。8.如权利要求7所述的复杂顶板高位大直径定向钻孔施工方法，其特征在于：活塞头的外壁设置一O型圈槽，所述O型圈槽供一O型圈容置于内以用于与本体的一级孔内壁之间的密封。9.如权利要求7所述的复杂顶板高位大直径定向钻孔施工方法，其特征在于：所述