井下水平长钻孔定向钻进装备及配套工艺技术.ppt

1、2020/8/24,1,井下定向水平长钻孔 装备及配套工艺技术 李泉新 煤炭科学研究总院西安研究院 装备研发中心,2020/8/24,2,目 录,六、与国外定向装备主要技术性能对比,五、现场应用,四、定向钻进工艺研究,三、随钻测量定向钻进系统,二、履带定向钻进钻机,一、设备研发背景,2020/8/24,3,传统的钻孔施工设备及工艺不能完全满足瓦斯高效抽采的需求。,一、设备研发背景,2020/8/24,4,水平定向长钻孔是国内外瓦斯高效抽采的主要技术途径。,一、设备研发背景,2020/8/24,5,一、设备研发背景,2.存在问题,澳大利亚VLD钻机,2020/8/24,6,一、设备研发背景,2.

2、存在问题,国外设备使用效果不理想，严重制约着瓦斯高效抽采,高价销售 孔内事故多 售后服务滞后,高价销售,孔内事故多,售后服务滞后,2020/8/24,7,ZDY6000LD(A) ZDY6000LD ZDY4000LD,二 履带定向钻进钻机,2020/8/24,8,适应中型矿井巷道断面 （长4m宽4m高3m）,适应中大型矿井巷道断面 （长6m宽4m高3m）,适应大型矿井巷道断面 （长6m宽6m高3m）,ZDY4000LD,ZDY6000LD,ZDY6000LD(A),可实现定向功能的机型：,二 履带定向钻进钻机,2020/8/24,9,三 随钻测量定向钻进系统,2020/8/24,10,3.1

3、 高强度大通孔钻杆,a. 能够进行孔底马达定向钻进 (内径55mm)； b. 具有传输测量定向信号的能力; c. 能够进行大直径钻孔回转钻进(扭矩 3000Nm)； d. 具有施工千米近水平钻孔和分支孔的能力。,2020/8/24,11,3.1 高强度大通孔钻杆,中心通缆式高强度大通孔钻杆,2020/8/24,12,钻杆特点,钻杆抗拉强度 950 kN 抗扭强度 6000 Nm。,2020/8/24,13,3.2 孔底测量探管,测量探管,最长工作时间达45天，超进口产品近50%,测量精度提高1倍,可反复充电，循环使用,2020/8/24,14,3.2 孔底测量探管精度指标,2020/8/24,

4、15,3.3 孔口监视器,2020/8/24,16,3.3.1 钻孔轨迹设计软件界面,2020/8/24,17,3.3.1 钻孔轨迹参数设计界面,2020/8/24,18,2.3.2 随钻测量系统主界面,2020/8/24,19,2.3.2 探管检测、测量操作界面,2020/8/24,20,（3）85mm三翼刮刀造斜钻头 （4）94mm/153mm扩孔钻头,3.4 钻头,2020/8/24,21,螺杆马达组合结构示意图,3.5 螺杆马达,2020/8/24,22,3.5 螺杆马达,螺杆马达结构图,2020/8/24,23,进口73螺杆钻具按不同分类方式的主要技术参数表,螺杆马达主要技术参数,2

5、020/8/24,24,3.5 螺杆马达,a. 能够满足定向不同钻进的需要； b. 工作性能稳定，工作基本参数能够满足配套机具的要求； c. 使用寿命长，可以满足施工千米近水平钻孔的能力。,2020/8/24,25,3.6 无磁钻杆,无磁钻杆分为上无磁和下无磁钻杆。,2020/8/24,26,分支钻孔,多级无孔底侧钻分支技术,螺杆马达,四 定向钻进工艺研究,2020/8/24,27,应用效果：实现了长钻孔和分支孔在抽采区域的均匀布置,钻孔轨迹设计与分析软件开发,四 定向钻进工艺研究,2020/8/24,28,宁夏汝萁沟煤矿实钻轨迹,四 定向钻进工艺研究,2020/8/24,29,五 推广应用情

6、况,定向钻进装备已在我国22个矿井进行推广应用，累计施工瓦斯抽采钻孔近257745m，不但为煤矿企业的安全生产提供了保障，同时也提高了矿井瓦斯抽采利用，为煤矿企业带来可观的经济效益。截至2010年11月我院已累计销售44余台套煤矿井下定向钻进装备。,2020/8/24,30, 陕西彬长大佛寺煤矿，最深孔810m。 陕西长武亭南煤矿一期，最深孔1046m。 陕西长武亭南煤矿二期，最深孔830m。 神华宁煤汝箕沟煤矿，最深孔961m。 金能公司二矿 ，最深孔600m。 晋城煤业集团成庄矿，最深孔600m。 阳泉煤业集团石港煤矿，最深孔510m。,五 推广应用情况,2020/8/24,31,五 推广

7、应用情况, 阳泉煤业集团新景煤矿，最深孔600m。 神华神东保德煤矿，最深孔984m。 山西焦煤杜儿平矿，最深孔570m。 西山矿务局汾西煤矿，最深孔552m。 山西焦煤双柳煤矿，最深孔744m。 铜川矿务局陈家山煤矿，最深孔648m。 晋城煤业集团寺河煤矿，最深孔1059m。 晋城煤业集团沁秀公司岳成煤矿，最深孔300m。,2020/8/24,32,5.1 陕西长武亭南煤矿一期,1# 主孔终孔深度1046m，创造了我国煤矿井下瓦斯抽放水平定向钻孔的最高记录，并施工3个分支孔，1-1分支和1-3分支从回顺巷道中靶穿出； 2# 主孔深度822m，施工1个分支孔，从运顺巷道中部中靶穿出。 钻进最高

8、时效26.4m/h， 平均进尺 160m/d；终孔直径 96mm 。在1000m的设计目标位置，钻孔纵向偏差不足1m，横向摆动不超过8m，体现出了我国定向钻进装备和工艺的最高水平。,钻孔轨迹示意图,2020/8/24,33,4.2 陕西长武亭南煤矿一期,2020/8/24,34,2020/8/24,35,4.2 陕西长武亭南煤矿一期,2020/8/24,36,4.2 陕西长武亭南煤矿一期,2020/8/24,37,5.3 宁煤汝箕沟煤矿,32215钻场设计与实钻轨迹平面图,2020/8/24,38,杜儿坪煤矿定向钻进实钻轨迹,施工总进尺3775m，最大进尺570m，主孔从6个陷落柱穿过,构造及陷落柱较多，对钻孔控制技术要求较高,5.4 山西焦煤杜儿坪煤矿,2020/8/24,39,煤层f系数0.5左右，施工总进尺1202m，其中主孔孔深405m,新景煤矿定向钻进实钻轨迹图,煤层相对松软，瓦斯喷孔严重，钻孔成孔困难,5.5 山西阳煤集团新景煤矿,2020/8/24,40,主孔实钻深度1059m，探顶分支7次，探底分支3次