煤礦井下定向鉆孔軌跡控制公開課課件

煤礦井下定向鉆進軌跡控制定向鉆進軌跡控制技術(shù)1、螺桿鉆具造斜原理2、工具面向角對鉆孔軌跡影響3、鉆孔軌跡控制原理4、開分支工藝與重入分支孔工藝5、鉆孔軌跡控制實例分析1.25O外徑mm鉆頭尺寸mm頭數(shù)級數(shù)長度m重量kg排量lpm轉(zhuǎn)速rpm上緊扭矩Nm輸出扭矩Nm最大過載拉力kN最大鉆壓kN最大壓降kPa7382-1144:532.8562.5113-365160-375162025789272758螺桿鉆具造斜原理測斜儀無磁鉆桿旁通閥馬達萬向軸傳動軸鉆頭螺桿鉆具造斜原理

螺桿鉆具能夠進行定向鉆進主要基于三個緣由：一、螺桿鉆具工作時鉆頭回轉(zhuǎn)破碎巖石，而螺桿外管及鉆桿柱不回轉(zhuǎn)；二、可以連接不同角度的定向或可調(diào)彎外管；三、可隨鉆進行傾角和方位的測量。

隨鉆測量系統(tǒng)孔底馬達和鉆頭下無磁鉆桿送水器上無磁鉆桿鉆桿測量探管

監(jiān)視器高壓送水膠管通訊電纜YHD1-1000隨鉆測量系統(tǒng)連接示意圖

隨鉆測量系統(tǒng)

用于近水平定向鉆孔施工過程中的隨鉆監(jiān)測，可隨鉆測量鉆孔傾角、方位、工具面向角等主要參數(shù)，實現(xiàn)孔口鉆孔參數(shù)、軌跡的即時顯示，便于施鉆人員隨時了解鉆孔施工情況，并及時調(diào)整工具面方向和工藝參數(shù)，使鉆孔盡可能的按照設(shè)計的軌跡延伸。工具面向角修正在以下情況時，必須校正工具面向角：（1）開新孔時，具體方法：

螺桿鉆具彎接頭必須指向正上方，通信線連接正常后：開新孔－>打開－>鉆孔設(shè)計數(shù)據(jù)“MK_1.xml”

－>讀數(shù)據(jù)工具面向角修正在以下情況時，必須校正工具面向角：（2）螺桿鉆具與探管外管間任何一螺紋被卸開，后螺紋涂膠重新擰緊后，具體方法：螺桿鉆具彎接頭必須指向正上方，通信線連接正常后：

探管檢測－>開始檢測－>判斷工具面值是否接近0o（360o）

a)若工具面值處于355o~0o（360o）~5o,無需修整工具面

b)若不接近，則：調(diào)整工具面－>校正工具面－>開始測量－>保存鉆頭孔底馬達下無磁鉆桿探管外管上無磁鉆桿上無磁—探管外管接頭下無磁—探管外管接頭下無磁—馬達接頭通纜鉆桿工具面向角修正工具面向角對鉆孔軌跡影響傾角：θ、方位角：α、工具面：φ馬達彎造斜最大強度：A、方位角增減分量：Asinφ、傾角增減分量:Acosφ0o（360o）270o90o180oφAsinφAcosφA0o（360o）270o90o180o增斜：φ↑增方位：α↑降斜：φ↓增方位：α↑降斜：φ↓降方位：α↓增斜：φ↑降方位：α↓傾角控制原理假設(shè)設(shè)計傾角：0o，則傾角控制在：-2o~2o2o1o-1o-2o-2o-1o1o2o2o1o-1o-2o-2o-1o1o降斜穩(wěn)斜增斜穩(wěn)斜降斜穩(wěn)斜增斜穩(wěn)斜100o260o100o260o80o280o降斜穩(wěn)斜增斜80o280o0o上下偏差方位角控制原理假設(shè)設(shè)計方位角：330o，則方位角控制在：325o~335o325o327o332o335o335o332o327o325o330o左右偏差335o332o327o325o325o327o332o335o降方位增方位降方位增方位190o350o10o170o降方位增方位鉆孔軌跡控制原理c）提鉆開分支繞過鉆進障礙區(qū)域：如：因頂板、底板巖性較硬而進尺緩慢，陷落柱、斷層附近煤層松散破碎易卡埋鉆，因與原鉆孔串孔、煤層裂隙發(fā)育鉆井液漏失。當(dāng)遇到以上情況時，應(yīng)提鉆至安全煤層區(qū)域開分支孔繞過該區(qū)域。d)了解煤層真實走勢：在實際鉆進過程中，要求每鉆進一定距離將彎頭方向調(diào)整為垂直向上，使鉆孔快速鉆至頂板以確定出頂板所處的層位標高，然后后退到合適位置開分支繼續(xù)鉆進，如此反復(fù)，再將兩次探頂點連線的延長線作為下一段鉆進時的參考頂板，從而保證鉆孔盡量在煤層中鉆進。鉆孔軌跡計算方法開分支工藝1、分支點選擇：需在煤層中，以便在硬度軟的煤層中裸眼造斜開分支，向下開分支

當(dāng)傾角<0O時,工具面0O當(dāng)傾角<0O時,工具面180O分支孔成孔幾率極低分支孔成孔幾率低開分支工藝2、開分支工具面向角選擇：采用分支點附近孔段背向工具面向角開分支當(dāng)原鉆孔方位角增加時，工具面向角180o～260o當(dāng)原鉆孔方位角減少時，工具面向角100o～180o3、開分支鉆進參數(shù)選擇：采用減壓（給進壓力）、控時鉆進

開分支工藝4、判斷開分支是否成功依據(jù)：分支一段孔深處可用隨鉆測量儀器檢測出傾角、方位角值與原鉆孔軌跡對比，是否按開孔工具面作用產(chǎn)生偏差給進壓力增加泥漿泵壓略有增加

鉆孔返水含煤粉增多（變黑）鉆具重入分支工藝提鉆后，當(dāng)要將鉆具重新下入原分支孔時，需在每個分支點處調(diào)整工具面向角，下入一定孔深后，測斜數(shù)據(jù)與原鉆孔軌跡對比，分析鉆具是否在要進入的分支孔內(nèi)。

軌跡控制實例分析—雙柳礦軌跡控制實例分析—雙柳礦軌跡控制實例分析—九里山礦

2011年9月22日至10月11日施工4號梳狀鉆孔，共施工1主孔，7個分支孔，最大主孔深度510m，最大分支孔深度51m，總孔深848m。4#梳狀孔實鉆軌跡平面圖（上）與剖面圖（下）軌跡控制實例分析—興無礦

2011年5月26日至6月8日施工4#鉆孔，4#鉆孔設(shè)計孔深702m，實鉆總進尺為1355m，主孔702m均在煤層中鉆進，13個分支孔累計孔深653m，其中630m在煤層中鉆進，23m因探頂?shù)自谀鄮r中鉆進。4#鉆孔軌跡剖面圖4#鉆孔軌跡平面圖軌跡控制實例分析—黃陵一號礦

2011年10月6日至10月20日施工2#鉆孔，2#鉆孔主孔深度711m，分支孔深度285m，總進尺996m。2#鉆孔實鉆軌跡上下偏差圖2#鉆孔實鉆軌跡左右偏差圖軌跡控制實例分析—黃陵二號煤礦2012年3月7日~3月24日，在二號煤礦北二一號輔運大巷距八號聯(lián)絡(luò)巷50m處施工4#鉆孔，主孔深度813m，分支285m，總進尺1098m。黃陵二號煤礦施工鉆孔平面圖黃陵二號煤礦4#鉆孔實鉆軌跡剖面圖黃陵二號煤礦4#鉆孔實鉆軌跡左右偏差圖2012年8月,在北二一號輔運大巷正頭，施工1個定向孔，主孔深度705m，分支孔927m，總計進尺1632m。

1#鉆孔軌跡平面布置圖

1#鉆孔上下偏差和左右偏差圖軌跡控制實例分析—柳林同德礦