一種千米定向鉆機(jī)壓桿打撈方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在井下千米定向鉆機(jī)遇到壓桿事故時的壓桿打撈方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于煤層地質(zhì)構(gòu)造的不可預(yù)見性，加之軟煤層具有突出危險(xiǎn)性，煤層裂隙發(fā)育繁多，瓦斯賦存量大，在煤層中施工瓦斯抽采鉆孔施工過程中經(jīng)常會伴隨噴孔現(xiàn)象發(fā)生，噴孔現(xiàn)象一般表現(xiàn)為，高瓦斯氣流向孔口噴出，承壓瓦斯攜帶大量的煤粉和水直接沖出孔口?？卓诮?jīng)常伴隨有煤炮聲和氣流沖擊聲，表現(xiàn)形式為脈沖形式，造成瓦斯超限，噴孔、塌孔、堵孔和卡鉆的現(xiàn)象出現(xiàn)，最終出現(xiàn)壓桿事故；壓桿俗稱壓鉆、埋鉆、卡鉆。壓桿是由于瓦斯地質(zhì)原因?qū)е驴變?nèi)煤巖抱死鉆桿，在鉆機(jī)給進(jìn)和旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的摩擦阻力大于鉆機(jī)最大動力的現(xiàn)象。壓桿前經(jīng)常表現(xiàn)有瓦斯噴孔、孔口返水變小、栗壓增高、起拔壓力增大，直至鉆機(jī)最大起拔壓力不能拔動和鉆動鉆桿。壓桿有一個循序漸進(jìn)的過程，在退桿時摩擦阻力會逐漸增大，往往在退出幾根鉆桿之后才徹底壓死。由于缺乏有效方法和專用的工具，打撈工作費(fèi)時費(fèi)力，而且在打撈過程中孔內(nèi)極易出現(xiàn)二次壓桿現(xiàn)象，打撈的成功率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種可有效防止孔內(nèi)發(fā)生二次壓桿事故、打撈成功率高的千米定向鉆機(jī)壓桿打撈方法。
[0004]本發(fā)明方法為:
(1)計(jì)算壓桿后孔內(nèi)鉆桿長度及根數(shù)；查看井下鉆孔施工臺賬，確定鉆孔深度及壓桿前孔內(nèi)退出鉆桿數(shù)量、孔外鉆桿長度并記錄，利用下列公式算出壓桿后孔內(nèi)鉆桿長度Ljlft及孔內(nèi)鉆桿數(shù)M N后:L孔內(nèi)=H - N前X 3- L孔外;N后=L孔內(nèi)/3 ;其中:L孔外為孔外鉆桿長度，H為鉆孔深度，Nti為壓桿前孔內(nèi)退出鉆桿數(shù)量；單位均為米；
(2)確定壓桿點(diǎn)位置及至孔口的距離；壓桿點(diǎn)的位置一般在千米定向鉆機(jī)螺桿馬達(dá)彎頭處，孔口至彎頭的距離即為壓桿點(diǎn)與孔口的距離；因彎頭自身具有1.25°的角度，在瓦斯大、地質(zhì)復(fù)雜、鉆孔軌跡變化大的情況下，孔底極易堆積煤渣，在起拔過程中，具有1.25°角度的馬達(dá)與孔底煤渣產(chǎn)生的摩擦力逐漸增大，最終壓住鉆桿。
[0005](3)用HQ鉆桿配套擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔；利用被壓的鉆桿作導(dǎo)向，用HQ鉆桿和擴(kuò)孔鉆頭將故障鉆孔擴(kuò)大至擴(kuò)孔鉆頭尺寸，擴(kuò)孔時低速旋轉(zhuǎn)慢速給進(jìn)，保持水流量180-210L/min，推進(jìn)壓力1.5-2.5mpa，掌握好鉆速以使旋轉(zhuǎn)壓力控制在4mpa以內(nèi)；鉆進(jìn)至離壓桿點(diǎn)280-310mm時停鉆，退出所有鉆桿；
所述的擴(kuò)孔鉆頭包括筒體和鉆齒；筒體為空心圓錐體，筒體尾部為螺紋段，螺紋段上設(shè)有用于與HQ鉆桿連接的外螺紋，筒體頭部設(shè)有鉆齒，鉆齒呈胎體式。筒體和鉆齒均采用耐磨合金鋼復(fù)合材料制成，筒體尾部直徑為95mm，頭部直徑為117mm ;全長500mm ;壁厚為8mm ;筒體尾部螺紋段的長度為100mm。
[0006](4)用打撈鉆頭取出壓桿；采用HQ鉆桿配套打撈鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)至離壓桿點(diǎn)280-310mm時停止送水并卸下水尾，在給進(jìn)壓力4mpa、旋轉(zhuǎn)壓力< 6mpa條件下低速旋轉(zhuǎn)給進(jìn)，使打撈鉆頭平穩(wěn)到達(dá)壓桿點(diǎn)；利用打撈鉆頭尾部準(zhǔn)確地卡住螺桿馬達(dá)彎頭將壓桿取出。
[0007]旋轉(zhuǎn)給進(jìn)時要時刻關(guān)注給進(jìn)壓力表、回轉(zhuǎn)壓力表和HQ鉆桿內(nèi)的通纜鉆桿，當(dāng)給進(jìn)壓力或回轉(zhuǎn)壓力表突然增大、通纜鉆桿在打撈鉆頭作用下發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，停止給進(jìn)。一旦出現(xiàn)上述現(xiàn)象，表明打撈鉆頭已將螺桿馬達(dá)彎頭部位卡住；這時應(yīng)緩慢的邊旋轉(zhuǎn)邊起拔退桿，退桿過程中觀察通纜鉆桿是否同HQ鉆桿一起退出，直到退完全部鉆桿。如退桿過程中通纜鉆桿從HQ鉆桿中脫落，則需要重復(fù)以上打撈過程。
[0008]所述的打撈鉆頭包括筒體和三角體；筒體為空心圓柱形直筒，尾部套有用于與HQ鉆桿連接的外螺紋；筒體外面除螺紋段外均設(shè)有三角體，筒體和三角體均采用硬質(zhì)合金材料，三角體設(shè)有多組，每組有多個；每組三角體均從筒體前部起至螺紋段前呈螺旋狀分布。筒體直徑為95mm，全長500mm ;筒體上螺紋段長100mm。三角體共有三組，每組六個，每個三角體高度為5.5mm。
[0009]本發(fā)明適于井下容易塌孔的軟煤層、破碎帶、軟分層及瓦斯含量較大的突出煤層，在千米定向鉆機(jī)發(fā)生壓桿事故時能夠順利完成鉆具打撈工作；在保證鉆孔原有軌跡的條件下，配合多種打撈設(shè)備，省時省力，孔內(nèi)不會發(fā)生二次壓桿，打撈風(fēng)險(xiǎn)小，成功率高。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明擴(kuò)孔鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明打撈鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明壓桿打撈方法為:
(1)查看井下鉆孔施工臺賬，確定鉆孔深度及壓桿前孔內(nèi)退出鉆桿數(shù)量、孔外鉆桿長度并記錄，利用下列公式算出壓桿后孔內(nèi)鉆桿長度及根數(shù)Njg:L = H-Ntif X 3- ；%= /3 ;其中:?外為孔外鉆桿長度，H為鉆孔深度，Ntif為壓桿前孔內(nèi)退出鉆桿數(shù)量；單位采用為米。
(2)壓桿點(diǎn)的位置一般在螺桿馬達(dá)彎頭處，孔口至彎頭的距離即為壓桿點(diǎn)與孔口的距離。
[0013](3)被壓鉆桿為千米鉆機(jī)特有的通纜鉆桿，直徑為73mm，HQ鉆桿為空芯鉆桿，類似于地質(zhì)巖心管，直徑為95mm，擴(kuò)孔時HQ鉆桿從孔外套住通纜鉆桿逐步向孔內(nèi)鉆進(jìn)，清除通纜鉆桿周圍堆積的煤粉；利用被壓的鉆桿作導(dǎo)向，用0 117mm擴(kuò)孔鉆頭、Φ 95mm HQ鉆桿將故障鉆孔擴(kuò)大至擴(kuò)孔鉆頭的尺寸疋117mm,擴(kuò)孔時低速旋轉(zhuǎn)慢速給進(jìn)，保持水流量194L/min，推進(jìn)壓力2mpa左右，掌握好鉆速以使旋轉(zhuǎn)壓力控制在4mpa以內(nèi)。鉆進(jìn)至離壓桿點(diǎn)300mm時停鉆，退出所有鉆桿。
[0014]⑷采用HQ鉆桿(Φ 95mm)配套打撈鉆頭(直徑Φ 106mm)旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)至離壓桿點(diǎn)300mm時停止送水，卸下水尾，低速旋轉(zhuǎn)給進(jìn)(給進(jìn)壓力為4mpa，旋轉(zhuǎn)壓力< 6mpa)，保證打撈鉆頭平穩(wěn)到達(dá)壓桿點(diǎn)。
所述擴(kuò)孔鉆頭的筒體(2)為空心圓錐體，尾部直徑為0 95mm，頭部直徑為0 117mm;全長500mm ;壁厚為8mm。筒體(2)尾部為螺紋段(I )，螺紋段(I)上設(shè)有外螺紋，螺紋段(I)長度為100mm，用于與HQ鉆桿連接。筒體(2)頭部設(shè)有鉆齒(3)，鉆齒(3)呈胎體式。
[0015]所述打撈鉆頭的筒體(5)為空心圓柱形直筒，直徑0 95mm，壁厚3mm,全長500mm ;尾部套有外螺紋，用于與HQ鉆桿連接，螺紋段(4)長100mm。筒體(5)外面除螺紋段(4)外均設(shè)有三角體(6 )，三角體(6 )采用硬質(zhì)合金材料，三角體(6 )高度為5.5mm，三角體(6 )共有三組，每組六個，每組三角體(6)均從筒體(5)前部起至螺紋段(4)前呈螺旋狀分布。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種千米定向鉆機(jī)壓桿打撈方法，其特征是: (1)計(jì)算出壓桿后孔內(nèi)鉆桿長度及根數(shù)；查看井下鉆孔施工臺賬，確定鉆孔深度及壓桿前孔內(nèi)退出鉆桿數(shù)量、孔外鉆桿長度并記錄，利用下列公式算出壓桿后孔內(nèi)鉆桿長度Ljlft及孔內(nèi)鉆桿數(shù)M N后:L孔內(nèi)=H- N前X 3- L孔外;N后=L孔內(nèi)/3 ;式中:L孔外為孔外鉆桿長度，H為鉆孔深度，Nti為壓桿前孔內(nèi)退出鉆桿數(shù)量；單位均為米； (2)初步確定壓桿點(diǎn)位置在千米定向鉆機(jī)螺桿馬達(dá)彎頭處，孔口至彎頭的距離即為壓桿點(diǎn)與孔口的距離； (3)用HQ鉆桿配套擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔；利用被壓的鉆桿作導(dǎo)向，用HQ鉆桿和擴(kuò)孔鉆頭將故障鉆孔擴(kuò)大至擴(kuò)孔鉆頭尺寸，擴(kuò)孔時低速旋轉(zhuǎn)慢速給進(jìn)，保持水流量180-210L/min，推進(jìn)壓力1.5-2.5mpa，掌握好鉆速以使旋轉(zhuǎn)壓力控制在4mpa以內(nèi)；鉆進(jìn)至離壓桿點(diǎn)280_310mm時停鉆，退出所有鉆桿； (4)用打撈鉆頭取出壓桿；采用HQ鉆桿配套打撈鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)至離壓桿點(diǎn)280-310mm時停止送水并卸下水尾，在給進(jìn)壓力4mpa、旋轉(zhuǎn)壓力< 6mpa條件下低速旋轉(zhuǎn)給進(jìn)，使打撈鉆頭平穩(wěn)到達(dá)壓桿點(diǎn)；利用打撈鉆頭尾部準(zhǔn)確卡住螺桿馬達(dá)彎頭將壓桿取出。2.如權(quán)利要求1所述的千米定向鉆機(jī)壓桿打撈方法，其特征是旋轉(zhuǎn)給進(jìn)時要時刻關(guān)注給進(jìn)壓力表、回轉(zhuǎn)壓力表和HQ鉆桿內(nèi)的通纜鉆桿，當(dāng)給進(jìn)壓力或回轉(zhuǎn)壓力表突然增大、通纜鉆桿在打撈鉆頭作用下發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，立即停止給進(jìn)；如出現(xiàn)上述現(xiàn)象，表明打撈鉆頭已將螺桿馬達(dá)彎頭部位卡??；這時應(yīng)緩慢的邊旋轉(zhuǎn)邊起拔退桿，退桿過程中觀察通纜鉆桿是否同HQ鉆桿一起退出，直到退完全部鉆桿；如退桿過程中通纜鉆桿從HQ鉆桿中脫落，則需重復(fù)以上打撈過程。3.如權(quán)利要求1或2所述的千米定向鉆機(jī)壓桿打撈方法，其特征是所述的打撈鉆頭包括筒體和三角體；筒體為空心圓柱形直筒，尾部套有用于與HQ鉆桿連接的外螺紋；筒體外面除螺紋段外均設(shè)有三角體，筒體和三角體均采用硬質(zhì)合金材料，三角體設(shè)有多組，每組有多個，每組三角體均從筒體前部起至螺紋段前呈螺旋狀分布。4.如權(quán)利要求1或2所述的千米定向鉆機(jī)壓桿打撈方法，其特征是所述的擴(kuò)孔鉆頭包括筒體和鉆齒；筒體為空心圓錐體，筒體尾部為螺紋段，螺紋段上設(shè)有用于與HQ鉆桿連接的外螺紋，筒體頭部設(shè)有鉆齒，鉆齒呈胎體式。5.如權(quán)利要求1或3所述的千米定向鉆機(jī)壓桿打撈方法，其特征是所述的打撈鉆頭的筒體直徑為95mm，全長500mm ;筒體上螺紋段長10mm ;三角體共有三組，每組六個，每個三角體高度為5.5mm。6.如權(quán)利要求1或4所述的千米定向鉆機(jī)壓桿打撈方法，其特征是所述的擴(kuò)孔鉆頭的筒體和鉆齒均采用耐磨合金鋼復(fù)合材料制成，筒體尾部直徑為95mm，頭部直徑為117mm ;全長500mm ;壁厚為8mm ;筒體尾部螺紋段的長度為10mm0
【專利摘要】一種千米定向鉆機(jī)壓桿打撈方法，目的是防止孔內(nèi)發(fā)生二次壓桿事故，打撈成功率高；本發(fā)明先計(jì)算出壓桿后孔內(nèi)鉆桿長度及根數(shù)，確定壓桿點(diǎn)位置及至孔口的距離；壓桿點(diǎn)的位置一般在千米定向鉆機(jī)螺桿馬達(dá)彎頭處，孔口至彎頭的距離即為壓桿點(diǎn)與孔口的距離；用被壓鉆桿作導(dǎo)向，用HQ鉆桿和擴(kuò)孔鉆頭將故障鉆孔擴(kuò)大，擴(kuò)孔時低速旋轉(zhuǎn)慢速給進(jìn)，保持水流量180-210L/min，推進(jìn)壓力1.5-2.5mpa，掌握好鉆速使旋轉(zhuǎn)壓力控制在4mpa以內(nèi)；鉆進(jìn)至離壓桿點(diǎn)280-310mm時停鉆，退出所有鉆桿；采用HQ鉆桿配套打撈鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)至離壓桿點(diǎn)280-310mm時停止送水并卸下水尾，在給進(jìn)壓力4mpa、旋轉(zhuǎn)壓力≤6mpa條件下低速旋轉(zhuǎn)給進(jìn)，使打撈鉆頭平穩(wěn)到達(dá)壓桿點(diǎn)；用打撈鉆頭尾部準(zhǔn)確卡住螺桿馬達(dá)彎頭將壓桿取出。
【IPC分類】E21B10/26, E21B31/18, E21B10/46
【公開號】CN105003222
【申請?zhí)枴緾N201510356768
【發(fā)明人】梁愛堂, 李子長, 賈永斌, 羅珠峰, 秦杰
【申請人】山西宏廈第一建設(shè)有限責(zé)任公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年6月25日