鄂尔多斯市华兴能源有限责任公司内蒙古鄂尔多斯010399
摘要：为了达到瓦斯抽采穿层孔保直定向钻进的目的，根据钻探工程地质条件，针对矿方采用的钻具，采用改进了的稳定组合钻具以及合理的钻进工艺施工，提高了成孔率和钻孔见煤率，满足了穿层孔保直钻进施工的需要。
关键词：保直钻进；组合钻具；技术措施
由于地质条件、瓦斯治理以及施工成本等因素，井下瓦斯抽采孔定向钻进问题越来越受到重视。针对穿层钻孔，利用稳定组合钻具保直定向钻进，配套设备简单、易操作，适合穿层孔等浅到中深孔定向钻进，易于在煤矿井下推广使用。矿方采用在孔底一段钻具上加装稳定器，来增加钻具的刚度以及起到导向钻进的作用，但由于钻具级配、稳定器加装不合理，采用钻进工艺参数不当，导致钻孔偏斜严重。针对矿方钻探技术现状和生产需要，对穿层孔保直钻进用钻具与钻进工艺参数提出了改进措施，满足了保直钻进需要，对提高穿层孔瓦斯抽采效果有现实意义。
1矿井概况
1．1地质概况
矿方底抽巷穿层孔钻遇岩层主要有：砂质泥岩、砂质泥岩互层夹5煤、5煤顶板岩层为砂泥岩互层（2．3m）、砂质泥岩（2．Ore）、中砂岩（5．5m）、砂岩夹煤线（2．Om）、6煤（3．5m）、砂质泥岩、砂岩。煤呈块状与粉状混合结构，烟煤，地层稳定性较好。
1．2钻探装备概况
（1）钻探机具有：①ZDY4000S型钻机；②Φ133mmPDC钻头；③Φ73mm外平钻杆；④Φ1lOmm稳定器（在够89mm钻杆上焊的稳定器）。
（2）采用的钻具级配方式是：Φ133mm内凹三翼钻头+Φ73mm外平钻杆（2根lm钻杆）+Φ73mm／Φ89mm变径接头+Φ1lOmm稳定器（2个）+Φ89mm／Φ73mm变径接头+Φ73mm外平钻杆。
（3）冲洗介质为矿井静压水，压力约3～4MPa。
1．3存在的问题
根据地质资料、钻探装备、施工钻具组合以及以往施工钻孔的测斜资料看，导致钻孔偏斜严重的主要问题有：①稳定器工作外径与钻头直径相差大，根本起不到保直作用；②组合钻具采用多个变径接头连接，结构复杂；③在钻进过程一味追求进尺，钻遇软硬互层地层时钻进工艺参数采用不当，导致钻孔进入砂岩后下斜加快，钻孔进入煤层前钻孔轨迹已近乎水平，即由原来开孔的7o～10o变为0o～2o，下降5o～8o。尤其是1#、2#、11#、12#等小倾角穿层钻孔，由于钻具配置不合理，另外由泥岩或砂质泥岩进入砂岩时遇层角较小，钻孔下斜较快，无法见煤，成孔率低，常常要进行补孔施工，增加了施工量和成本。底抽巷钻孔设计如图1所示，目前采用钻具施工的钻孔轨迹情况如图2、图3所示。
图312#钻孔轨迹垂深变化对比图
2改进技术措施
2.1组合钻具
综合分析概况存在的技术问题、钻探装备及技术，右机、钻杆、钻头以及冲洗介质等方面都满足施工需要，重点从组合钻具方面，提出以下改进措施：
采用与Φ73mm外平钻杆丝扣配套的Φ113mm稳定器，从结构上和级配设计上优化孔底保直组合钻具，根据实钻试验数据，微调稳定器加装结构。
（1）保直组合钻具方案一：Φ113mm内凹三翼钻头+Φ113mm稳定器+Φ73mm外平钻杆（1．5m）+Φ113mm稳定器+Φ73mm外平钻杆（1．5m）+Φ113mm稳定器，如图4所示。
图5保直组合钻具方案二示意图
2．2钻进工艺
开孔方向参数要精确测量、精心调整，开孔钻进要轻压、慢转保证开孔质量。在该套地层保直钻进中，正常钻进参数区为：泥岩中（回转压力2～3MPa、给进压力1．5～3MPa、转速100～200r／min），泥质砂岩中（回转压力3～5MPa、给进压力2～4MPa、转速200～300r／min），砂岩中（回转压力5～8MPa、给进压力4～8MPa、转速100～200r／min）。采用静压水冲洗钻孔，压力和流量都不易调节。钻井过程中，要注意返渣情况，预防孔内事故发生，并根据返渣岩性，判断钻遇岩层，钻孔延伸到软硬岩互层段时，要轻压、慢转钻进，防止地层急剧造斜，使钻孔弯曲。穿层孔进入煤层时，由于孔底组合钻具结构复杂，要注意钻进参数变化，及时处理，预防埋钻事故。
3技术改进后钻孔施工情况
通过采用改进组合钻具、钻进工艺参数后，较大幅度地提高了该矿小倾角穿层孔的见煤率，减少了钻孔施工工程量，节约了钻探成本，随后在全矿进行了技术推广，取得了良好的应用效果。
4结束语
根据保直钻进技术改进期间施工钻孔情况以及技术推广后的大量施工钻孔数据分析，配置的2种稳定组合钻具以及采用推荐的钻进工艺参数，控制了钻孔尤其是小倾角钻孔的严重偏斜，能满足概况和地质条件相似矿区的穿层孔保直钻进施工需要，对煤矿节约钻探成本，提高穿层孔瓦斯抽采效率和瓦斯治理有重要意义。
参考文献：
[1]郝世俊．近水平孔轨迹受控方法及受控机理[D]．煤炭科学研究总院西安研究院，2001．
[2]王力．煤矿井下保直钻进技术及应用EJ]．山西建筑，2011，37（9）．