山西德通煤矿高位瓦斯抽采定向长钻孔轨迹偏移规律研究
发布时间：2021-04-09 13:53
我国煤矿瓦斯事故时有发生,严重影响着煤矿企业的健康可持续发展。瓦斯治理是煤矿安全生产的前提,瓦斯抽采是治理煤矿瓦斯的根本措施,煤矿井下定向钻进技术是提高瓦斯抽采效率的有效手段。在施工过程中,钻孔轨迹控制是定向钻进技术的重点,因此,研究定向钻孔轨迹的偏移规律具有十分重要的意义。本论文主要以德通煤矿高位瓦斯抽采定向长钻孔项目为依托,以定向长钻孔的轨迹设计、优化及控制为研究对象,在分析传统的定向长钻孔轨迹影响因素（地质和技术）基础之上,对定向长钻孔的轨迹进行了优化设计,并总结出研究区钻孔轨迹的主要影响因素。在造斜段,通过分析试验钻孔难控制孔段的数据,并结合钻孔轨迹的影响因素,运用FLAC3D进行数值模拟,研究钻遇地层的应力分布、位移矢量及位移云图,定性地评价了钻孔轨迹偏移情况。在近水平段,对定向钻孔进行了混合钻进技术试验,探究出了回转钻进技术对钻孔轨迹的偏移规律。结果表明:（1）在造斜段,影响德通煤矿高位瓦斯抽采定向长钻孔轨迹的因素为软硬互层,难控制孔段的垂深为35m～40m,当钻孔以锐角从硬岩进入软岩时,由于硬岩的岩石强度较大,使钻具无法按照设计要求偏倒,导致实钻轨迹偏离设计轨迹;（2）数...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高位定向长钻孔设计轨迹示意图
矿井的保有资源储量 5336 万吨，其中可采储量 3266 万吨，基础储量 5117 万吨。图 2.1 研究区交通位置图2.1.2 地势地貌研究区东部紧靠张马镇与西坡镇，西部紧临黄河，北部与吉县相接，南部与河津市下化乡相望，总面积达 129.75km2，海拔 872m。研究区属于属黄土残塬区，地势整体上东部较高西部较低，区内沟壑错综复杂，纵横交错；最高处海拔 1276m，最低处海拔
2 研究区概况17水泥浆液泄水阀图 2.4 孔口装置图2.6.3 定向长钻孔钻进参数定向钻孔在设计时充分考虑了地层、钻进效率、设备性能等因素，不同孔深选取不同的钻进参数。钻进参数设计如表 2.9 所示：表 2.9 定向钻孔孔身结构及钻进参数表开钻次序 孔径（mm） 钻压（kN） 转速（rpm） 泵排量（L/min） 备注一开开孔 98 10~20 55~65 230 回转钻进一开扩孔 98/ 153 10 25~30 230 回转钻进一开扩孔 153/ 193 10 25~30 230 回转钻进二开定向 98 30~50 320 定向钻进二开扩孔 98/ 113 10~20 20~30 230 回转钻进2.6.4 定向钻进主要设备、仪器本次试验施工采用西安煤科院研制生产的 ZDY6000LD 井下用定向钻机、3NB-320型泥浆泵、YHD2-1000 型随钻测量系统及井下临时用注浆泵站，设备以及配套钻具。（1）钻机施工用 ZDY6000LD 钻机具有搬迁方便、转速调节范围宽、扭矩大、结构合理、技术性能先进、工艺适应性强、操作省力、安全可靠等优点，主要应用于煤矿井下的地质勘探、瓦斯抽采、探放水等领域。设备的主要技术参数见表 2.10。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层顶板高位定向钻孔施工技术与发展趋势[J]. 赵建国. 煤炭科学技术. 2017(06)
[2]高位定向钻孔在综放工作面上隅角瓦斯抽采中的应用[J]. 段会军,郝世俊,武建军. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2016(10)
[3]高位定向长钻孔钻进工艺研究[J]. 闫保永. 煤炭科学技术. 2016(04)
[4]煤矿井下定向钻孔轨迹预测技术[J]. 张杰. 煤矿安全. 2015(10)
[5]煤矿井下定向钻进技术及其发展趋势[J]. 董昌乐. 煤炭科学技术. 2015(05)
[6]定向高位长钻孔抽采位置确定及瓦斯治理效果[J]. 李杰. 煤炭科学技术. 2014(12)
[7]顶板高抽巷抽放瓦斯技术研究及应用[J]. 牛现伟,王玉振. 煤炭技术. 2014(05)
[8]煤矿井下近水平随钻测量定向钻进技术与装备[J]. 石智军,董书宁,姚宁平,李泉新,田东庄,姚克. 煤炭科学技术. 2013(03)
[9]定向钻进轨迹控制误差矢量分析方法及工程应用[J]. 吴翔,王天放,贺冰新,陈振荣. 地质与勘探. 2012(04)
[10]走向高抽巷抽放采空区瓦斯数值模拟与试验分析[J]. 丁厚成,马超. 中国安全生产科学技术. 2012(05)
博士论文
[1]煤矿瓦斯爆炸灾害态势评估与预警研究[D]. 念其锋.中南大学 2014
[2]煤层气近水平孔钻进原位探测与水力纠偏技术研究[D]. 文国军.中国地质大学 2008
[3]水平定向钻杆力学效应模拟仿真研究[D]. 马新.吉林大学 2006
硕士论文
[1]防止综放工作面上隅角瓦斯超限关键技术研究[D]. 赵晓坤.内蒙古科技大学 2015
[2]深孔小口径科学钻探孔斜机理分析与轨迹预测[D]. 何计彬.成都理工大学 2013
[3]煤矿井下随钻测量技术及钻孔轨迹数据处理方法研究[D]. 孙荣军.煤炭科学研究总院 2009
[4]定向钻井导航系统[D]. 杨翡.大庆石油学院 2005
[5]水平定向钻进跟踪导向系统中的定位测深技术的研究[D]. 张正红.国防科学技术大学 2003
[6]定向钻井BHA力学分析及井斜控制技术研究[D]. 孟凡生.大庆石油学院 2003
本文编号：3127739
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高位定向长钻孔设计轨迹示意图
矿井的保有资源储量 5336 万吨，其中可采储量 3266 万吨，基础储量 5117 万吨。图 2.1 研究区交通位置图2.1.2 地势地貌研究区东部紧靠张马镇与西坡镇，西部紧临黄河，北部与吉县相接，南部与河津市下化乡相望，总面积达 129.75km2，海拔 872m。研究区属于属黄土残塬区，地势整体上东部较高西部较低，区内沟壑错综复杂，纵横交错；最高处海拔 1276m，最低处海拔
2 研究区概况17水泥浆液泄水阀图 2.4 孔口装置图2.6.3 定向长钻孔钻进参数定向钻孔在设计时充分考虑了地层、钻进效率、设备性能等因素，不同孔深选取不同的钻进参数。钻进参数设计如表 2.9 所示：表 2.9 定向钻孔孔身结构及钻进参数表开钻次序 孔径（mm） 钻压（kN） 转速（rpm） 泵排量（L/min） 备注一开开孔 98 10~20 55~65 230 回转钻进一开扩孔 98/ 153 10 25~30 230 回转钻进一开扩孔 153/ 193 10 25~30 230 回转钻进二开定向 98 30~50 320 定向钻进二开扩孔 98/ 113 10~20 20~30 230 回转钻进2.6.4 定向钻进主要设备、仪器本次试验施工采用西安煤科院研制生产的 ZDY6000LD 井下用定向钻机、3NB-320型泥浆泵、YHD2-1000 型随钻测量系统及井下临时用注浆泵站，设备以及配套钻具。（1）钻机施工用 ZDY6000LD 钻机具有搬迁方便、转速调节范围宽、扭矩大、结构合理、技术性能先进、工艺适应性强、操作省力、安全可靠等优点，主要应用于煤矿井下的地质勘探、瓦斯抽采、探放水等领域。设备的主要技术参数见表 2.10。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层顶板高位定向钻孔施工技术与发展趋势[J]. 赵建国. 煤炭科学技术. 2017(06)
[2]高位定向钻孔在综放工作面上隅角瓦斯抽采中的应用[J]. 段会军,郝世俊,武建军. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2016(10)
[3]高位定向长钻孔钻进工艺研究[J]. 闫保永. 煤炭科学技术. 2016(04)
[4]煤矿井下定向钻孔轨迹预测技术[J]. 张杰. 煤矿安全. 2015(10)
[5]煤矿井下定向钻进技术及其发展趋势[J]. 董昌乐. 煤炭科学技术. 2015(05)
[6]定向高位长钻孔抽采位置确定及瓦斯治理效果[J]. 李杰. 煤炭科学技术. 2014(12)
[7]顶板高抽巷抽放瓦斯技术研究及应用[J]. 牛现伟,王玉振. 煤炭技术. 2014(05)
[8]煤矿井下近水平随钻测量定向钻进技术与装备[J]. 石智军,董书宁,姚宁平,李泉新,田东庄,姚克. 煤炭科学技术. 2013(03)
[9]定向钻进轨迹控制误差矢量分析方法及工程应用[J]. 吴翔,王天放,贺冰新,陈振荣. 地质与勘探. 2012(04)
[10]走向高抽巷抽放采空区瓦斯数值模拟与试验分析[J]. 丁厚成,马超. 中国安全生产科学技术. 2012(05)
博士论文
[1]煤矿瓦斯爆炸灾害态势评估与预警研究[D]. 念其锋.中南大学 2014
[2]煤层气近水平孔钻进原位探测与水力纠偏技术研究[D]. 文国军.中国地质大学 2008
[3]水平定向钻杆力学效应模拟仿真研究[D]. 马新.吉林大学 2006
硕士论文
[1]防止综放工作面上隅角瓦斯超限关键技术研究[D]. 赵晓坤.内蒙古科技大学 2015
[2]深孔小口径科学钻探孔斜机理分析与轨迹预测[D]. 何计彬.成都理工大学 2013
[3]煤矿井下随钻测量技术及钻孔轨迹数据处理方法研究[D]. 孙荣军.煤炭科学研究总院 2009
[4]定向钻井导航系统[D]. 杨翡.大庆石油学院 2005
[5]水平定向钻进跟踪导向系统中的定位测深技术的研究[D]. 张正红.国防科学技术大学 2003
[6]定向钻井BHA力学分析及井斜控制技术研究[D]. 孟凡生.大庆石油学院 2003
本文编号：3127739
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