定向钻进技术在矿井探放水孔中的运用
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摘 要：定向钻进技术是一种沿着预先设计的轨迹钻井的技术，在水平钻井和斜向钻井中应用较为广泛。定向钻进技术受轨迹精度、钻井长度、斜角大小以及岩层状况等因素影响钻进效果。本文就来研究定向钻进技术在矿井探放水孔中的运用。
关键词：定向钻进技术；矿井；探放水孔
定向钻进技术具有钻进快、施工精度高等优点，是井下高产高效钻孔施工的主要技术手段。随着钻进技术的发展，我国的钻井精度和钻井速度显著提升，在矿井中的应用范围也不断的扩大。定向钻进技术在水平钻井和斜向钻井中有着较强的应用优势，以其钻井精度和钻井速度取得了矿井应用中的一致好评。在煤矿开采中，凡新开采的矿区都要进行超前探测，对开采区域应用定向钻进技术做探水和防水工作，因此定向钻进技术就为矿井探放水提供了重要的技术保障，对于预防煤矿开采中的水害有着重要的意义。
1 定向钻进概述
定向钻进是指在钻探中借助自然造斜的规律和人工造斜的方法，为钻探设定延伸的轨迹，从而达到钻井目标的方法，具有钻探质量高、花费小、防斜与纠斜率低的优势，因此可以在一定程度上提高钻探的准确性，减少任务工作量。定向钻进技术主要应用于障碍物界外施工、山高陡坡移位开钻、海上平台开钻、陡峭倾斜矿体碳钻、复杂岩层碳钻等活动，矿井的探放水就是典型的定向钻进技术应用。
2 影响定向钻进的因素
2.1 钻进长度
定向钻进技术应用中，由于钢杆的强度有限，钢杆会随着钻井长度延长而出现弯曲或者损坏的现象，并且当钻井的长度越长，钢杆的柔性愈大，产生的推理就越小，从而导致钻井出现偏移现象。
2.2 倾角大小
定向钻井技术还受钻井斜度的影响，当钻井倾角愈大，钻井所受的阻力越大，推理随之减小，导致钻杆发生向上的弯曲，从而发生钻井偏移的现象。
3 定向钻进的应用
3.1 确定钻进技术参数
定向钻进技术应用前应该确定钻机钻压、泵量、泵压、转速等参数。定向钻进的过程中，当钻井孔深增加时，需要适当的增加水平钻进的压力。一般钻孔每增加20m，钻研表增加200千克，钻压表增加2-5MPa。当钻进的过程中遇到硬度较大的岩层，应该适当的调增钻头的角度，减低泵量，以便及时调整钻头的轨迹方向，一般泵量为90 L/min时泵压为1 MPa，降低泵量需要根据钻头遇到的岩层软硬调整。当钻井的过程中需要改变钻井轨迹或者轨迹纠偏时，可以通过调整转速参数来实现。一般转速为100～ 200 r/min，但随着孔深的增加钻机可能会出现孔迹便宜，此时可通过提升转速来改变向心力，调整钻头轨迹。
3.2 调整钻井参数
定向钻进施工中，钻机会受地层、孔深等因素发生轨迹偏移，此時应该通过调整相关参数来纠正偏移的轨迹，包括增加转速改变向心力、调节钻头轨迹的角度、选择组合钻具等情况，并持续关注钻孔的斜侧工作，及时纠正偏离的轨迹。
3.3 选择钻具
定向钻井技术具有不同的钻具，钻孔的施工可以根据条件的需要选择合适的钻具，当需要钻孔上仰时，需要选择钻头强度较大的钻具，当需要钻孔保持直钻时，钻具参数设置为孔内居中的位置，并选择凹式复合片钻头，当钻孔向下是，需要设置钻孔轨迹向下，选择下部削切力强度较大的钻头。
4 定向钻进技术在矿井探放水孔中的实践运用
4.1 施工目的
在矿井探放水孔钻进中应用定向钻进技术就是为了做好放水超前探测和矿井的瓦斯抽采，防治矿井挖掘的中出现的瓦斯安全问题和水害。
4.2 施工内容
矿井探放水孔定向钻井包括设置矿井煤层的定向孔，探放水孔的深度一般大于300m；设置一个顶板定向孔，主孔深大于400m；设置底板定向孔，主孔深度也大于400m。
4.3 施工要求
按照施工规范，技术人员首先需要确定定向钻进的施工现场，确定采区和施工煤层。施工煤层煤层厚度范围0.8～6.7m，平均厚度（4.3±0.7）m，纯煤平均厚度（4.0±0.5）m，煤厚变异系数22.6%，此时为稳定厚煤层。稳定厚煤层定向钻进孔设置为20个，分支孔60个，总计进尺8500m。大于300m的顶板梳状钻孔10 个，满足主孔深度大于400m的两个，分别应用定向钻进技术解决了偏向问题，完成了施工预测的目标。
5 结语
综上所述，伴随定向钻进技术与装备的不断发展，定向钻进技术凭借其钻进迅速、施工精度高等特征优势，近年来在矿井下钻孔施工中得到广泛推广。定向钻井技术在矿井探访水孔中的应用首先应该做好钻进预测，保证钻进方向准确，这样才能保障矿井探放水的准确性，提早得做好矿井水害预防工作。矿井探放水工作必须先做到科学的预测和探索，探清楚后做好防水工作，按照定向钻进技术钻进放水孔，有效的排除矿井中的水流量，保障矿井开采的安全。
参考文献：
[1]曹奎奎.定向钻进技术在矿井探放水孔中的运用[J].江苏科技信息，2017（34）：53-54.
[2]杨景文.煤矿井下近水平定向钻进技术在探放水孔施工中的应用[J].煤炭科技.2016（04）：121-122.
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