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1、10申请公布号CN102094580A43申请公布日20110615CN102094580ACN102094580A21申请号200910242204522申请日20091210E21B7/0420060171申请人北京中煤矿山工程有限公司地址100013北京市朝阳区和平里青年沟路5号72发明人韩圣铭周兴旺刘敏郑军左永江王胜利徐润赵宏伟王铁群74专利代理机构北京天奇智新知识产权代理有限公司11340代理人王泽云54发明名称煤炭工程孔定向钻进方法57摘要一种煤炭工程孔定向钻进方法。主要解决现有的定向钻进方法钻孔精度低、工序复杂的问题。其特征在于包括以下步骤一、设计钻孔轨迹根据工程钻孔要求，设计钻。
2、孔轨迹、钻进参数；二、确定工程所需的专用设备、机具及仪器，根据钻孔各阶段的需要对钻进设备进行组合；三、按步骤一中设计的轨迹及参数进行施工，当一个阶段完成后，测斜仪测量已完成的钻孔轨迹，分析数据是否与设计的轨迹相同，并预期下一步轨迹趋势；四、在步骤三中若需要纠偏，则进行纠偏设计，然后重复步骤二的内容，如此往复，直至钻孔完毕；若不需要纠偏，则继续钻下一孔段，直至钻孔完毕。该发明具有钻孔精度高、工序简单、钻孔光滑有利于钻孔的下一步作业的特点。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图1页CN102094586A1/1页21一种煤炭工程孔定向钻进方法，其。
3、特征在于包括以下步骤一、设计钻孔轨迹根据工程钻孔要求，设计钻孔轨迹、设计钻进参数；二、确定工程所需要的专用设备、机具及仪器，根据钻孔各阶段的需要对钻进设备进行组合；三、按步骤一中设计的轨迹及参数进行施工，当一个阶段完成后，测斜仪测量已完成的钻孔轨迹，分析数据是否与设计的轨迹相同，并预期下一步轨迹趋势；四、在步骤三中若需要纠偏或者修正钻孔的走向，则进行钻孔的钻进设计，然后重复步骤二的内容，如此往复，直至钻孔完毕；若不需要纠偏或者修正钻孔的走向，则继续钻下一孔段，直至钻孔完毕。权利要求书CN102094580ACN102094586A1/5页3煤炭工程孔定向钻进方法技术领域0001本发明涉及钻探工。
4、程施工领域的一种方法，尤其是煤矿工程孔定向钻进方法。背景技术0002钻进工程按其应用领域可分为三类一是勘探EXPLORATION领域，以探为主，是指包括科学钻探大陆和海洋科学钻探在内的有目的的勘察地下或海底地质构造、地壳活动变迁、各类矿产、能源和地下水资源等；二是生产PRODUCTION领域，以生产为主，包括各类生产井孔、观测井孔、开采油气、地热、地下水、盐类矿产和其它矿产，处理污水，观测地震、地面沉降与地下水污染；三是施工CONSTRUCTION领域，用钻进技术进行各项岩土工程施工和处理，包括各类桩墙基础、井孔隧涵、管线铺埋、钻孔爆破和注浆处理等。十分明显，所有以上各种不同用途的井孔桩墙等应。
5、用领域，往往要求采用不同的钻进工艺。在煤矿钻孔施工中，人们常采用偏心楔式、扫大孔、垫钻机等手段处理钻孔的偏斜，采用这种方式存在着钻孔精度低、工序复杂、“大角度狗腿”的出现等不利于下一步钻孔作业等的突出问题。发明内容0003为了克服现有的定向钻进方法钻孔精度低、工序复杂的不足，本发明提供一种煤矿工程孔定向钻进方法，该煤矿工程孔定向钻进方法具有钻孔精度高、工序简单、钻孔光滑有利于钻孔的下一步作业的特点。0004本发明的技术方案是一种煤炭工程孔定向钻进方法以，包括以下步骤0005一、设计钻孔轨迹根据工程钻孔要求，设计钻孔轨迹、设计钻进参数；0006二、确定工程所需要的专用设备、机具及仪器，根据钻孔各。
6、阶段的需要对钻进设备进行组合；0007三、按步骤一中设计的轨迹及参数进行施工，当一个阶段完成后，测斜仪测量已完成的钻孔轨迹，分析数据是否与设计的轨迹相同，并预期下一步轨迹；0008四、在步骤三中若需要纠偏或者修正钻孔的走向，则进行钻孔的钻进设计，然后重复步骤二的内容，如此往复，直至钻孔完毕；若不需要纠偏或者修正钻孔的走向，则继续钻下一孔段，直至钻孔完毕。0009本发明具有如下有益效果该煤炭工程孔定向钻进方法由于每个孔段均进行测斜数据分析，保证了钻孔精度高，并且工序简单，易于控制，同时还具有以下优点1、在深井注浆法凿井作业中可实现上部凿井作业，下部同时注浆进行平行建井作业，达到缩短建井工期目的，。
7、并且可以不停产修复生产井筒，用绕过地面、地下障碍物的定向钻孔方法进行处理，不会破坏井壁；2、用定向纠编的方法可靠地把钻孔纠过来，避免造成经济损失；3、使某些施工方法更经济、合理、科学，例如丛式探水孔、治水孔、钻进斜井冻结孔，采用定向钻进方法钻进斜井冻结孔可不钻二排钻孔，而象竖井冻结那样，钻一圈冻结孔，达到减少冻结工程量，提高钻孔利用率目的；4、可以绕过地面、地下障碍物，钻井抢险救灾应急孔，钻井工程说明书CN102094580ACN102094586A2/5页4特殊要求钻孔。附图说明0010附图1是实施例一中东欢坨二号井“S”形群孔定向钻进示意图。具体实施方式0011一种煤炭工程孔定向钻进方法，。
8、包括以下步骤0012一、设计钻孔轨迹00131、根据工程钻孔要求，包括孔位、孔深、钻孔精度、地层情况等，设计所需要的钻孔轨迹，包括直孔段、造斜段、稳斜段、降斜段等；00142、设计钻进参数，如钻压、转速、钻井液性能、流量、泵压等；0015二、确定工程所需要的专用设备、机具及仪器，包括钻机、钻杆、扶正器、专用接头、斜向器、钻头、井下动力钻具、测斜仪、泥浆泵等，分别确定每段所用型号、参数等，即是对各种设备的一个合理的排列组合；0016三、输入钻进参数，按步骤一中设计的轨迹及参数进行施工，当一个阶段完成后，测斜仪测量已完成的钻孔轨迹，分析数据并绘制当前钻孔轨迹，判断是否与设计的轨迹相同，并预期下一步。
9、轨迹趋势；0017四、如果步骤三中测得的钻孔轨迹与步骤一中设计的轨迹相同或者偏斜量不足以影响下一步钻孔轨迹，则可以按预定的设计继续钻进；如果钻孔轨迹偏离了设计的轨迹，则需要纠偏或者修正钻孔的方向，重新进行钻孔的钻进设计，然后重复步骤二的内容；如此往复，直至钻孔完毕；若不需要纠偏或者修正钻孔的走向，则继续钻下一孔段，直至钻孔完毕。0018下面通过两个两个实施例对该方法进行具体说明0019实例一东欢坨矿二号井群孔定向钻进0020原开滦矿务局东欢坨二号井设计井深737M，地面预注浆孔深750M，420M以浅层段采用冻结法，已经具备开挖条件，420737M需注浆后才能开挖，为了缩短建井工期，需要下部注。
10、浆与上部冻结段开挖平行作业。由于井口周围被凿井设施占据，无法布置垂直注浆孔，注浆孔开孔位置均距井口一定距离，通过S孔绕过冻结段，在注浆段进入注浆孔设计落点范围之内，完成420M以深层段的注浆施工。0021其具体步骤如下0022一、设计注浆孔轨迹0023注浆孔轨迹要求根据冻结段开挖及下部注浆工艺需要，注浆孔在孔深420530M必须落在范围内，到570M注浆孔要落在的圈径上，落靶精度不得低于相应孔深的6，570M以下为近似直孔。0024“S”形注浆孔地面布置及对应目标孔位置相对关系见附图1及表1。0025表1“S”形注浆孔与目标孔相对位置0026孔号方位间距/M备注1179572919587相对1。
11、孔说明书CN102094580ACN102094586A3/5页52258383310180相对2孔3325264519894相对3孔4356264527617相对4孔566413518574相对5孔6177222814667相对6孔0027根据以上要求设计注浆孔轨迹，计算各孔的增斜段、稳斜段、降斜段的起止深度、最大顶角、X轴位移最大/最小，见表2。0028表2“S”形注浆孔轨迹参数设计00290030二、确定所需专用设备、仪器及机具0031根据定向钻进孔型、孔身结构及地质条件，确定选用以下设备、仪器及机具00321钻机DZJ5001000型冻注钻机3台0033TXB1000A型立轴钻机3台0。
12、0342泥浆泵TBW850/50，350/806台00353旋流除砂器6台00364井下动力钻具MACHIII德国2台0037DYZ96自行开发2台说明书CN102094580ACN102094586A4/5页600385测斜仪JDT5陀螺测斜仪2套00396计算机PC15001台0040PC15011台00417钻杆4500M00428扶正器27个00439斜向器05，1，15，2，25各2套004410牙轮钻头Y2Y5200个0045三、定向钻进设计与施工0046钻孔钻进至增斜起始深度后，进行全孔测斜，利用计算机进行测斜数据处理及绘图，根据测斜数据及轨迹入靶要求计算定向工具面角、定向段长度。
13、等定向钻进参数，并选择合适的螺杆钻具、斜向器、定向仪等造斜工具，利用陀螺测斜仪进行定向操作，定向段钻进完成后，再进行测斜验证定向效果，并对反扭矩角、造斜率等定向钻进设计预设参数进行调整和修正，为下次定向提供经验和参考。0047四、通过第三步的测斜验证，如果定向后符合设计要求及趋势，则转入正常钻进，如果偏离设计轨迹或趋势，则进行纠偏，在新的测斜数据及深度基础上按第三步要求重新进行定向设计及钻进，直至达到设计要求，完成定向孔钻进。6个“S”形注浆孔的定向钻进成果见表3及图1。0048表3东欢坨二号井“S”形注浆孔定向钻进成果表00490051东欢坨二号井6个“S”形注浆孔在420M深度全部进入设计。
14、靶域范围内，落点大体均匀，偏斜率均小于6，达到设计要求，为保证注浆工程质量奠定了坚实的基础，并且缩短建井工期一年，创经济效益3000万元。0052实例二大淑村矿主井注浆孔定向纠偏0053原峰峰矿务局大树村矿设计年产90万吨，主、副井采用地面预注浆技术进行堵水，其副井3个注浆孔采用定向钻进技术进行纠偏。副井注浆孔深度7035M，偏斜率要求不大于10，当注浆孔偏斜率接近10时便进行纠偏，满足垂直度及落点基本均布的要求。0054一、设计注浆孔轨迹0050说明书CN102094580ACN102094586A5/5页70055因为注浆孔按直孔要求，定向钻进的目的是为了纠偏，因此不需要进行轨迹设计。00。
15、56二、定向纠偏所需要主要设备、仪器及机具00571钻机TXB1000C型立轴钻机00582泥浆泵TBW850/50，350/8000593井下动力钻具LF650060DYZ9600614测斜仪JDT3D陀螺测斜仪、JJX300626计算机PC15000063CE515P00647钻杆00658扶正器00669斜向器1，15，2，006710钻头牙轮钻头、合金钻头、金刚石钻头0068三、定向钻进设计及施工0069定向钻进设计属跟踪设计，在注浆孔钻进过程中，加强孔斜监测，随时掌握钻孔偏斜情况，当偏斜率接近10或偏斜方位不理想时便进行纠偏，根据具体偏斜状况进行全力降斜、全力扭方位或全方位纠偏，使其。
16、满足注浆工艺的需要。0070纠偏钻进前先根据测斜资料及进行定向钻进设计，计算出螺杆钻具的工具面角及定向段长度，定向钻进过程中严格按照设计的定向段长度进行钻进，定向钻进完成后利用JJX3测斜仪进行测斜以验证定向纠偏效果。0071四、通过测斜验证，如果达到纠偏效果，则继续进行正常钻进，如果效果不理想，反算反扭矩角及造斜率，不断改进和修正，最终使3个注浆孔均满足设计要求，1孔偏斜率不大于8417，2孔最大偏斜率7743，3孔最大偏斜率927。0072大淑村矿主、副井由于采取定向纠偏，创效益45005万元。说明书CN102094580ACN102094586A1/1页8图1说明书附图CN102094580A。