千米定向钻进系统

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煤矿千米定向钻进施工方案

煤矿千米定向钻进施工方案XXXXXXXXXXX有限公司2018年2月目录一、定向钻进技术简介 (1)二、煤矿井下定向钻孔轨迹设计 (1)（一）煤矿井下定向钻孔设计的一般原则 (1)（二）定向钻孔设计的主要内容 (2)三、煤矿井下定向钻孔轨迹控制 (2)（一）定向钻孔轨迹控制主要参数 (2)（二）定向钻孔轨迹控制注意事项 (2)四、煤矿井下定向钻进工艺 (3)（一）定向钻进工艺流程 (3)（二）探放水和构造探测施工工程设计 (3)（三）定向钻进工艺 (5)五、施工设备与人员配置 (9)（一）施工工程设备配备 (9)（二）施工工程人员配备 (10)六、孔内事故处理 (11)七、钻孔施工注意事项 (11)八、灾害应急措施及避灾线路 (12)煤矿千米定向钻进施工方案一、定向钻进技术简介定向钻进起源于石油钻井,随着钻探技术的不断深入,受控定向钻进技术从石油行业逐渐延伸到煤炭、地质等领域,发挥着重要的作用。

煤矿井下近水平定向钻进技术是钻探工程领域的一项新技术,通过对倾角和方位角的实时调节实现对钻孔轨迹的精确控制，保证钻孔轨迹在目的层中有效延伸，并可进行多分支钻孔施工，具有钻进效率高、一孔多用、集中抽采等优点，现已成为国内外瓦斯高效抽采的主要技术途径，并应用于地质构造探测和探放水等领域。

二、煤矿井下定向钻孔轨迹设计煤矿井下定向钻孔是通过对倾角和方位角的实时调节实现对钻孔轨迹的精确控制，保证钻孔轨迹在目的层中有效延伸。

（一）煤矿井下定向钻孔设计的一般原则1、充分掌握原始资料内容包括施工目的、技术要求等。

根据施工要求应尽量获取最全面的地质资料并及时更新主要信息，详细了解施工区域的地质情况和井下情况，便于合理设计施工方案，保障施工安全。

地质资料主要包括3项内容：地质报告（地质说明书）、采掘平面图、钻孔柱状图钻孔施工资料包括：瓦斯治理报告、瓦斯抽采数据、水文报告等2、可行性分析从技术、经济、效用等角度分析包括：煤层坚固性系数f、顶底板岩性、钻孔类型、钻孔长度（经济长度、能力长度）、供水供电情况、人员配置情况、工期要求（超前探工期紧张）3、尽量利用自然造斜规律4、考虑施工方便和安全钻进5、注重经济效益（二）定向钻孔设计的主要内容1、选择孔身剖面2、确定定向钻孔目标层位、靶区、靶点3、确定主孔和分支孔的施工方案，预留好分支点4、确定定向孔孔深轨迹参数参数包括：磁偏角、各孔段长度，起始点和终点的倾角、方位角，各孔段起点和终点的上下、左右位移，到达目标层位的倾角、方位角、上下和左右位移。

千米钻工作原理及工程概况

近水平千米钻工作原理及钻孔工程概况为了贯彻落实集团公司的安全生产会议精神，坚持做到先抽后采，有疑必探的科学管理方法，重点落实安全生产比天还大，瓦斯治理重中之重的管理理念，为了有效地探索石炭系特厚煤层综放工作面瓦斯治理的有效途径，为集团公司开采石炭系走出一条高效，经济，合理的瓦斯治理之路。

经xx矿研究采用xxxx近水平千米钻机对该矿xx 层x盘区xxx面进行瓦斯抽放钻孔施工。

一xxxxxx近水平钻工作原理如下：1、开孔（动力头带动钻杆钻进）1）、开孔：该钻用直径为153毫米的钻头开孔至6米处停止钻进，反复冲洗钻孔.保证孔内清洁无煤渣后退出钻杆，准备封孔。

2）、封孔：将长5米，宽500毫米的白棉布单层固定于岩芯管上，孔口侧向向里1.5米固定，将发泡聚氨酯的两种液体按照1:1倒入容器中，且搅拌均匀，迅速将搅拌好的液体倒入白棉布上，边倒液体边将岩芯管插入到钻孔规定的位置上，岩芯管外露200到300毫米，孔口采用水泥砂浆固定岩芯管。

2、定向钻进（孔底动力钻进）将直径为153毫米的钻头换下，装上直径为96毫米的钻头，孔底马达，孔底测斜导向系统，依靠静压水驱动孔底马达旋转带动96毫米钻头转动完成孔底动力钻进（钻杆不转，钻头转）。

3、测量由孔底测斜导向系统根据磁场重力场将孔内钻头所在的倾角，方位角通过无磁通缆钻杆传给钻机的随机电脑并显示出来。

4、纠偏由于钻头和孔底马达之间有1.5度的夹角，所以钻进每6米进行一次测量，将钻孔的垂直和水平投影画在设计图上，并与设计轨迹比较，看是否与轨迹一致，并通过调整工具面角进行纠偏。

5、分支根据轨迹设计要求，如需分支，必须先根据测量系统的实测轨迹造斜，造斜完成后，再按轨迹施工。

6、排渣静压水经钻杆，无磁钻铤，孔底马达，钻头将钻头削下的煤通过孔壁流入汽水分离器中再进入沉淀池中沉淀。

二、xxxx工作面预计在xxxx巷施工钻孔，每个钻孔的位置长度规格与要求以通风区《xxxx工作面抽放采空区裂隙带瓦斯钻孔设计图》为准。

井下定向千米钻进工艺流程

井下定向千米钻进工艺流程
井下定向千米钻进工艺流程：
①前期准备：选定施工地点，策划方案，进行煤层勘探，钻机调试，确保所有设备处于良好状态。

②钻井设计：根据煤层特性与施工需求，制定详细的钻井方案，包括钻头型号、钻进速度、钻孔直径等参数。

③定向钻孔施工：设置定向钻井设备，如导向仪、定向钻头等，将钻架精确定位，开始按照设计的轨迹钻孔。

④钻孔监测：利用导向仪和其他传感器实时监测钻孔的方向、位置、倾角等关键参数，并根据需要进行实时调整。

⑤螺杆钻具造斜：使用螺杆钻具控制钻孔的倾斜角度，达到预设的钻孔轨迹。

⑥钻孔轨迹控制：采用多种方法控制钻孔轨迹，确保按照预定路线前进，包括工具面向角调整、重入分支孔工艺等。

⑦泥浆循环与排渣：保持泥浆循环，确保钻屑从孔中排出，同时冷却钻头，维持钻进效率。

⑧定向钻进系统的操作：遵循操作规程，合理使用ZDY6000LD定向钻进系统，保证钻进效率和系统寿命。

⑨实时数据记录与分析：收集并分析钻进过程中的各项数据，为后续的钻进决策提供依据。

⑩钻孔维护与检测：完成钻孔后，进行必要的维护，确保孔壁稳定，并进行孔内检测，确认钻孔质量和完整性。

⑪钻孔封孔与标识：对已完成的钻孔进行封孔处理，防止地层流体泄漏，同时做好钻孔的标识，便于后续管理和监测。

⑫后期数据分析：收集的钻孔数据进行综合分析，为后续的开采或科研活动提供数据支持。

千米定向钻机操作方法

千米定向钻机操作方法
千米定向钻机是一种用于油气井钻探的设备，其操作方法如下：
1. 确保钻机工作区域的安全，包括清理杂物、固定工作台和固定安全栏杆等。

2. 将钻杆组装好，包括各个节段的连接和固定。

3. 将钻杆放入井口，使其与井口对齐，并固定在钻井塔上。

确保钻杆的垂直度和稳定性。

4. 将钻头安装在钻杆的下部，确保其与井壁接触。

5. 启动钻机的动力系统，包括主控制台上的电源和液压系统。

6. 调节钻机的转速、扭矩和进给速度等参数，根据具体的钻探需求调整。

7. 通过转动钻机的转盘和提升装置，控制钻杆的旋转、升降和推进，使钻头钻入地层。

8. 根据钻井进展情况，定期检查钻头的磨损程度，及时更换磨损严重的钻头。

9. 定期进行钻井液的循环和替换，保持钻井液的性能和清洁度。

10. 在钻进一定深度后，根据需要进行固井操作，保证井壁的稳定性。

11. 钻进到目标层位后，停止钻进操作，进行取心、注水等工作。

12. 完成钻井作业后，退钻钻杆，并及时维护和保养钻机设备。

重要提示：以上操作方法仅为一般流程，具体操作应根据具体设备和工况来进行，同时严格按照操作规程和技术要求进行操作。

千米定向钻机培训资料

千米定向钻机培训资料一、什么是千米定向钻机千米定向钻机，简称定向钻机，是一种用于在地下进行水平、垂直或者倾斜定向钻探的工具。

它利用高压液体驱动钻头在地下进行钻探，可以应用于地质勘探、工程建设、石油开采等领域。

定向钻机具有钻孔精度高、可控性强、施工效率高等优点，逐渐成为工程施工中的重要设备。

二、定向钻机的工作原理定向钻机主要由液压系统、控制系统和钻具组成。

液压系统负责提供动力，控制系统负责控制方向和位置，钻具则具体执行钻探作业。

具体工作过程如下： 1. 钻机通过液压系统驱动旋转钻杆，产生旋转力。

同时，液压系统将高压液体输送到钻头内部； 2. 高压液体通过钻头的喷嘴喷射出来，产生的推力可以将钻头推向地下，完成钻进； 3. 钻杆在钻进的过程中，通过控制系统调整旋转和倾斜角度，以实现定向钻探； 4. 钻进到目标位置后，停止供液，钻杆逐渐回转退出。

三、定向钻机的应用领域定向钻机广泛应用于以下领域： 1. 地质勘探：用于获取地下构造、岩层和矿产资源等信息； 2. 水井钻探：用于钻取供水井、排水井等； 3. 油气开采：用于钻取石油、天然气的生产井； 4. 地下工程：用于建设地铁隧道、桥梁基础等。

四、千米定向钻机的关键技术千米定向钻机的关键技术包括以下几个方面： 1. 定向控制技术：通过控制钻杆的旋转和倾斜，实现钻孔的定向控制； 2. 钻头设计技术：合理设计钻头结构和钻头喷嘴，提高钻进效率和钻头的耐久性； 3. 液压系统技术：提供足够的液压动力和控制能力，确保钻进过程的稳定性； 4. 钻杆材料技术：采用高强度合金钢材料，提高钻杆的耐磨性和抗扭转能力。

五、定向钻机的操作技术要点定向钻机的操作技术要点包括以下几个方面： 1. 钻孔设计：根据实际需求，合理设计钻孔的方向、位置和倾斜角度； 2. 钻具组装：正确组装钻具，保证钻具质量和连接可靠； 3. 液压参数调整：根据不同岩层的硬度和钻孔深度，调整液压系统的参数； 4. 定向控制操作：根据钻进过程中的测量结果，调整钻杆的旋转和倾斜角度，实现定向控制； 5. 安全操作：遵守操作规程，确保安全生产。

兴无煤矿定向千米钻机报告

兴无煤矿定向千米钻机报告兴无煤矿定向千米钻机报告随着煤炭行业的迅速发展，以及以人为本思想的推行和安全环保的科学发展政策的提出，煤矿的安全生产与能源的综合利用的和谐统一，煤矿瓦斯的抽采工作显的尤为重要。

为了合理有效的治理瓦斯，提升矿井的安全系数，经公司和矿领导决定采用目前国内外最先进的井下近水平长孔定向钻进技术，从而实现瓦斯的有效治理。

我矿于2011年5月买进西安煤科院生产的ZDY—6000LD定向千米钻机，并把钻场布置在2110未掘进的皮顺，设备巷，进行新工作面的掘进瓦斯预抽工程。

钻场内布置了8个钻孔，孔口间距为1米，孔内间距为10米，钻孔方位角为141.84度，倾角为0度。

施工日期为2011年5月初到2011年8月底深孔瓦斯抽采工程顺利完成。

其中5#孔714米由西安厂家完成，4#孔702米由厂家指挥工人完成，剩下的其余各孔都由我矿工人独立完成，其于各孔孔深分别为：8#孔462米、7号732米、6号孔717米、3#孔618米、2#孔282米，1#孔810米。

在钻孔施工期间，钻机运行情况基本良好，定向测量软件系统在初期运行中出现不稳定情况，一定程度上影响了工程的速度和进程，经过厂家和我矿员工的仔细排查，精诚合作，最终解决了其存在的问题，实现了定向千米钻机的正常运行。

钻孔成孔初期，由于抽放系统的不稳定和钻孔工程的同步施工，导致抽采的瓦斯纯浓度的较低，单孔纯瓦斯量为0.8m3左右。

在停钻，整改管路，调整管内负压以及孔内煤渣、积水减少后，到目前为之抽采的纯瓦斯量已达到1m3之多。

就现如今我矿的瓦斯抽采总体而言，定向深孔抽放效果尤为可观，抽放量是一般百米钻孔的十倍左右。

从定向千米钻机的使用和钻孔的抽放效果看，定向千米深孔的瓦斯抽采工程在瓦斯治理工作中显的足有成效，在今后矿井的瓦斯治理中，我们要充分利用现有的资源，达到上级部门的瓦斯治理要求，从根本上降低我矿的瓦斯等级指标，提升我矿的安全系数，实现我矿的长久发展。

煤矿井下千米定向钻进技术及其应用

等问题的制约，重影响钻进深度和成孔率，使严致长钻孑预抽瓦斯措施无法在矿井瓦斯治理中发挥Ｌ更大作用。如何解决这一技术难题，实现深孔大是
面积预抽防治瓦斯的关键。
钻头，钻头破碎方向不垂直于原孔底平面，头同使钻
领域的研究是多方面的。但是我国煤层埋藏地质条
件复杂，长钻孔成孔工艺难度较大。目前利用千米定向钻机进行顺煤层钻孔施工试验的国有大型煤炭集团中，晋煤寺河矿取得了理想效果外，余仅其长距离试验中经常受到瓦斯喷孔、孔抱钻、孔塌堵
时，头唇面的轴向受力不均衡，钻孔底平面轴向破碎
速度有快有慢，即孔底平面产生不均匀、不对称破碎，存在速度差，钻头中心线可能偏离钻孔轴线。使当钻头中心线偏离原钻孔轴线一定角度时，钻压Ｐ就不再沿钻孔轴线方向，而是偏离一个角度施加给
时破碎孔底（轴向分力作用）和孔壁（径向分力作用）
的一部分，孔底破碎不对称，而使孔偏斜。２空使从）
间条件：指孔底钻具组合与孔壁之间存在空隙。它是
２定向钻进受控机理
目前国内使用最多的定向钻机有两种型号：澳
收稿日期：００１— ７２１ — １１

千米定向钻机培训资料

千米定向钻机培训资料1. 引言千米定向钻机是一种用于地下定向钻探的工具，它通过旋转和推进钻杆，将钻头送入地下，并在目标位置进行取样、测量和安装管道等工作。

本文将介绍千米定向钻机的原理、操作步骤以及相关安全注意事项，帮助读者全面了解并掌握该设备的使用方法。

2. 原理千米定向钻机基于旋转推进原理，通过电动机驱动旋转装置将钻杆旋转，同时利用液压系统推进钻杆前进。

通过不同的控制方法，可以实现对钻杆的方向和倾斜角度进行精确控制，从而实现地下方向性钻探。

3. 操作步骤3.1 准备工作在使用千米定向钻机之前，需要进行以下准备工作：•确保设备处于良好的工作状态，检查润滑油、液压油等液体是否充足；•检查电源供应是否稳定，并确认设备接地良好；•穿戴个人防护装备，包括安全帽、安全鞋、护目镜等。

3.2 设置钻探参数在进行地下钻探之前，需要设置钻探参数，包括钻头直径、倾斜角度、推进速度等。

根据具体情况，选择合适的参数，并将其输入到千米定向钻机的控制系统中。

3.3 钻孔定位根据设计要求，在地面上确定钻孔位置，并使用标杆进行标记。

使用测量仪器，如全站仪或GPS，精确测量并记录钻孔坐标。

3.4 钻井操作按照以下步骤进行钻井操作：1.将千米定向钻机放置在合适的位置，并固定好；2.启动电动机和液压系统，确保设备正常工作；3.将钻杆插入地下，并通过液压系统推进；4.根据需要进行旋转操作，使钻头旋转并取样或取芯；5.根据设计要求调整方向和倾斜角度，并持续推进；6.在达到目标位置后停止推进和旋转操作；7.安装管道或其他设备，并固定好。

3.5 安全注意事项在使用千米定向钻机时，需要注意以下安全事项：•操作人员应经过专业培训，并严格按照操作规程进行操作；•在使用电动机和液压系统时，要注意电源和液压油的安全；•钻井过程中，要随时检查设备工作状态，并及时处理异常情况；•在钻井过程中，要严格遵守相关规定，确保周围环境和人员的安全。

4. 结论通过本文的介绍，读者可以了解到千米定向钻机的原理、操作步骤以及相关安全注意事项。

煤矿专用定向钻机定向钻进技术与装备

户可根据需要选择进口泵车或国产泥浆泵； 2.机架角度可以调节，油缸起拔力大； 3.采用先进的负载敏感系统和先导比例控制系统，适应性好，操作方便； 4.采用进口的液压泵、多路阀、手柄、泥浆泵等，可靠性高； 5.采用开闭可控式胶套卡盘和胶套夹持器，可靠性高。
2.定向钻机系列简介——钻机
（4）ZYWL-4000D定向钻机（经济型）
13000钻机优势
岩石钻孔深度定向钻孔直径孔底马达转矩
钻杆直径给进/起拔力
最大转矩电机功率
≥500m
≥800m
提高钻孔效率，降低孔内事故
96mm
120mm
提高钻孔瓦斯抽放效率
450N.m
800N.m
提高了钻机岩石钻进效率
73mm 160kN 6000N.m
89mm 280kN 13000N.m
ZYWL-4000D定向钻机（标准型）
2.定向钻机系列简介——钻机
（3）ZYWL-4000D定向钻机（标准型）
项目
钻进深度开孔直径终孔直径钻杆直径额定输出转速额定输出扭矩给进/起拔力给进行程正常给进速度调斜角度制动扭矩爬坡能力电机功率
外形尺寸
整机重量
单位
m mm mm mm r/min N.m kN mm m/min ° N.m ° kW
为降低钻机成本，对普通履带式钻机的进行定向化改进，设计了经济型定向钻机，钻机结构尺寸进一步缩小，开孔角度调斜范围进一步扩大，性价比大幅提高。可配备履带式泵车（进口）或底座式泥浆泵（国产）。
ZYWL-4000D定向钻机（经济型）
履带式泵车（进口泵）
国产泥浆泵
2.定向钻机系列简介——钻机
（4）ZYWL-4000D定向钻机（经济型）

深孔定向千米钻机的应用

深孔定向千米钻机的应用一、矿井简介山西亚美大宁能源有限公司大宁煤矿是由美国亚美大陆煤炭有限公司,山西兰花科创股份有限公司和山西省煤炭运销公司晋城分公司三方合资组建的合作经营股份制企业,是中国第一家中外合作井工矿井.大宁煤矿井田位于沁水煤田东部南段,井田面积38.8225km2,地质储量2.33亿t,可采储量1.81亿t,主采煤层3号煤,平均可采厚度4.45m,煤层倾角小于10°,属近水平煤层;3号煤层服务年限为33年.大宁煤矿所开采的3号煤层属于中等变质程度的无烟煤,是优质的化工及动力用煤.3号煤层煤尘无爆炸性,自燃等级为Ⅲ级,属不易自燃煤层,2005年,2006年经鉴定属高瓦斯矿井.根据2007年度矿井瓦斯等级鉴定资料,矿井绝对瓦斯涌出量为428.04 m3/min,相对瓦斯涌出量为55.87 m3/t,山西省煤炭工业局批复确定矿井为高瓦斯矿井.根据勘探钻孔及大宁煤矿首采区3号煤层实测资料:百米钻孔自然瓦斯涌出量为0.0973~0.1905 m3/min,百米钻孔自然瓦斯流量衰减系数为0.0245~0.0512d-1.煤层瓦斯压力0.69~1.16MPa,煤层1.3~1.95mD.3号煤层的孔隙率7.01%~10.56%;瓦斯吸附常数a值为57.47~61.36,b 值为0.291~0.334.经计算,大宁煤矿矿井瓦斯储量达132.14亿m3,可抽瓦斯量55.28亿m3,其中3号煤层瓦斯储量为49.56亿m3,可抽瓦斯量20.22亿m3,具有瓦斯抽放和利用的丰富资源及优越条件. 大宁煤矿于2007年4月底顺利通过了4Mt/a扩建项目的总体竣工验收, 6月12日领取了安全生产许可证,7月10日领取了煤炭生产许可证.二、瓦斯治理情况简介瓦斯抽放是矿井安全生产的重中之重,公司在建矿期间不断加大投资力度,矿井瓦斯抽放取得了明显效果.时至今天,大宁煤矿已配备了目前世界上最先进的VLD-1000型深孔定向千米钻机3台及其配套的DDM-MECCA钻进实时监测系统,实施本煤层大面积预抽,最大孔深达到1002m.截止2007年12月底,已完成钻孔数1980个,累计进尺803752.8m,累计抽放混合瓦斯量9.05亿m3,纯瓦斯量4.67亿m3,矿井瓦斯抽放率在80%以上,有效解决了生产中的瓦斯管理问题,从而保证了矿井的安全生产.(一)瓦斯抽放方法的选择根据大宁煤矿的瓦斯来源分析,矿井瓦斯主要来源于开采层3号煤层的瓦斯涌出,部分来源于邻近层的瓦斯涌出和围岩的瓦斯涌出,结合大宁矿井首采区的抽采实践经验,抽放瓦斯方法选择以预抽本煤层瓦斯为主.国内外抽放经验证明:由于预抽排放煤体瓦斯,使煤体发生了收缩变形,当煤体原占据的空间体积不变时,煤体收缩一方面引起了原有的裂隙加大,另一方面也可产生新的裂隙,最终使煤层的透气性增大.因此,长时间的预抽可以取得更好的效果.通过对VLD-1000型深孔定向千米钻机水平长钻孔抽放效果的数字模拟及综合监测分析,确定大宁矿井瓦斯预抽钻孔的布臵如图1所示. 图1采空区高位穿层钻孔:引进国外先进的采空区瓦斯治理经验,结合千米钻机的钻进特点,在工作面的回风巷侧采用定向钻进技术在3号煤层的顶部岩层内向工作面后方打顶板走向长钻孔至采空区上部的裂隙带,实施长壁面的采空区瓦斯抽放.钻孔布臵如图2所示.图2从保证采掘工作面的安全需要,结合矿井采掘计划安排,确定长壁综采面的抽放时间为2年;连采机巷道掘进抽放时间1年以上.采掘工作面预抽的孔口负压为20~40kPa,采空区顶板抽放的孔口负压为5kPa.钻孔开,扩孔直径φ150mm,采用φ108mmPVC管封孔,封孔材料为聚铵脂,封孔长度6m;钻杆直径φ69.9mm,采用复合片钻头钻进,终孔直径φ96mm.在抽放过程中对钻孔的抽放负压,甲烷浓度,抽放量等参数进行监测,并根据监测结果对钻孔抽放状态进行调整,以达到最佳抽放状态.(三)抽放管路的敷设井下抽放主管选用螺旋焊接钢管,管径为DN820mm×12mm,沿巷道底板敷设,连接方式为法兰连接;支管管径为D355mm×16mm和D225mm ×10mm UPVC管接至钻场,采用吊挂敷设,连接方式为法兰连接. 三、抽放钻孔施工工艺目前普通钻机没有导向系统,无法随着煤层的起伏情况做出相应的调整,从而在实际钻进过程中大多数钻孔的有效深度不能满足实际要求,而VLD-1000系列深孔定向千米钻机以其特有的钻进机理从根本上解决了这一个问题。

定向钻进原理与应

石油钻井中对定向钻进技术的定义为沿着预先设计的井眼轴线钻达目的层位的钻井方法。
地质勘探中对定向钻进技术的定义是指利用钻孔自然弯曲规律或采用人工造斜工具使钻孔按设计要求进行延伸钻到预定目标的一种钻进方法。
国外有文献认为是为了钻达到一个预定的地下目标，使井眼在特定方向偏斜的工艺和科学。
煤矿井下对定向钻进技术的定义：是指利用钻孔自然弯曲规律或采用专用工具使近水平钻孔轨迹按设计要求延伸钻进至预定目标的一种钻探方法，即有目的地将钻孔轴线由弯变直或由直变弯。
垂直层理
编辑课件
第一节定向钻孔的弯曲机理
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
A . 钻头垂直于层面，钻孔为圆形，不发生弯曲；
B . 钻头与地层面斜交，钻头轴线力图向垂直于地层层面方向偏斜，钻孔呈椭圆形；
C . 钻头平行于层面硬度较小，孔壁易岩石易破碎，形成的钻孔较大，孔壁间隙大，钻头稳定性差，钻孔容易弯曲。
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
4、避开地表障碍物。勘探和开发障碍物下方的油气田。 5、纠正已斜的井眼或绕过井内堕落物而进行侧钻。（g） 6、打定向井探采盐丘突起下部的油气层。含油构造有时与盐丘构造共生，部分盐丘可能直接覆盖在油藏上面，直井钻遇盐层可能导至冲蚀、钻井液漏失和腐蚀等问题(d)。
1 P
2
钻头作用力方向偏离钻孔轴线示意图
FA A
vc vA
P
vp c
钻头轴向和径向同时受力示意图
2021/8/17
编辑课件
第二节定向钻孔的弯曲条件
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
2、空间条件

千米定向钻孔技术研究与应用

TECHNOLOGY AND INFORMATION工业与信息化94 科学与信息化2019年11月中千米定向钻孔技术研究与应用赵强山西东庄煤业有限公司山西长治 046300摘要瓦斯治理是高瓦斯安全开采的前提，钻孔抽采瓦斯是防治煤矿瓦斯灾害的根本措施。

千米定向钻进技术能实现长钻定向钻进的精确控制，可提高钻孔瓦斯抽采效率，有效解决高瓦斯危害，减少环境污染，实际应用中存在诸多问题，总结了千米定向钻进技术的应用现状，指出千米定向钻进技术必须在适用性与抽采参数匹配的合理性，使用安全，经济效益等方面加强研究，才能充分发挥其技术优势。

关键词定向钻进；瓦斯抽采；千米钻孔瓦斯灾害严重影响我国煤炭产量，根据抽采达标，管理到位的瓦斯综合治理技术体系，治理矿井瓦斯灾害关键是抽采瓦斯。

利用千米定向钻机在瓦斯防治的领域研究不断深入，千米定向钻进技术能实现长钻孔定向钻进，保证钻孔轨迹在煤层中有效延伸，在国内不少地区得到推广应用。

我国煤层埋藏地质条件复杂，目前利用千米定向钻机进行顺煤层钻孔施工试验的大型煤炭集团，大部分长距离试验经常收到瓦斯喷孔，堵孔等问题的制约，导致无法发挥长钻孔预抽瓦斯措施有效作用。

1 定向钻进受控机理定向钻进是利用设计要求延伸钻进目标的钻探方法。

与常规钻孔的区别是钻孔设计有特殊的轨迹，目前国内常用的定向钻机分为VLD1000系列与ZDY-6000LD ，必须研究利用地层自然弯曲规律控制钻孔轨迹[1]。

力学条件是实现定向钻进的必要条件，钻孔弯曲定向钻进必须满足力学条件，钻头与孔底接触时，孔底平面轴向破碎速度不同，使钻头中心线偏离钻孔轴线。

中心线偏离孔轴线一定角度，钻压偏离角度施加给钻头，钻头破碎孔底与孔壁。

孔底钻具组合与孔壁存在空隙，是使中心线偏离原钻孔轴线的前提。

钻头作用的方向固定，钻头歪倒方向固定。

带有弯头的螺杆马达是弯曲条件的集合，携带钻头的工具面向角是定向轨迹控制的关键。

工具面是螺杆马达弯头纵向旋转一周的圆面，工具面向角值与测量值对应，如右侧测量值为132m ，设方位角为95.5°，在150m 设计方位角为90°，必须将工具面角值调整到第四象限才能保证钻头轨迹方向。

千米钻机操作规程

xxVLD-1000钻机操作规程、适用范围VLD-1000履带式千米钻机（以下简称钻机）适用于煤矿井下以瓦斯抽放、排水、勘探及地质构造的探测为目的的本煤层及层间定向钻探。

二、主要技术参数（一）规格总长：3824mm （不包括拖把）总宽：2000mm总高：1732mm总重：12500kg钻机系统工作高度：2000mm—5000mm 带稳定系统履带对地比压：0.0775mPa牵引力：180kN （18 吨）行走速度：4 公里/小时履带尺寸：320mm （宽）*1900mm （长）材料：铸铁板及高强度钢链和插销xx 方式：液压/弹簧吊耳：螺栓连接（可拆卸）油漆：所有表面经过喷砂处理底漆——两层聚亚安酯漆面漆——两层（船舶级）聚亚安酯漆—白色最大不可拆尺寸: 3754mm （长）*2050mm （宽）*1600mm （高）（二）电气系统1 、电机输出功率：90 kw电压：660V/1140V/50Hz额定电流：98A/57A绝缘等级：F 防护等级（IP）:IP552、电控箱输出功率：110Kw额定电流：98A/57A电压：660V/1140V/50Hz3、瓦斯监测闭锁系统测量范围：0〜5%校正精度：±0.1%4、照明灯电压：12V功率：50W1、液压泵型式：轴向柱塞数量：3操作压力：240—318Bar导向压力：50Bar流量及压力：主泵：Q=189L/min P=318 Bar液压水泵：Q=91L/min P=250 Bar辅助泵：Q=40L/min P=240 Bar高压水泵：Q=200L/min P=250 Bar2、液压过滤器吸油口：高压—筒式5 个回油口：低压—筒式1个油箱：低压—筒式1个过滤精度：进油—10微米回油—20微米3、液压油箱容量：200L 手动/ 过滤充填泵：手动/ 过滤（三）液压系统过滤精度：20 微米（四）给进系统：1、给进液压油缸数量：2 给进行程：900mm 推力（拉力）：227kN 工作压力：300Bar 油缸直径：内径——110mm 外径——130mm 直径——60mm2、给进架给进行程：1800mm 钻进—低速—微调进给：0—5m/min 钻杆装卸速度—高速（最大）：0—20m/min 工作压力：300Bar（五）旋转单元、前夹盘1、旋转单元齿轮箱比率：低速—4.36:1 高速—3.06:1 最大力矩（前进、后退）：低速一4022Nm 高速一3118Nm旋转速度：低速/高扭矩200一711+转速标定/无极变速高速/低扭矩250一1013+转速标定/无极变速最大xx：114mm（HQ）最大xx （无卡爪）：132mm爪盘种类：碳化钨合金夹持力：160KN 静扭夹持力：7300KN2、前夹盘型式：弹簧/液压爪盘种类：碳化钨合金夹持力：160KN（六）履带液压制动系统型式：湿式摩擦片动作模式：弹簧制动/ 液压压力释放压力释放：30Bar 故障模式：自动保险制动扭矩：215kN（七）高压水泵型号：L1118D—1xx/ 行程：57mm/69.9mm流量：55L/min—200L/min出口压力：8273Kpa输入轴速度：350—1270r/min重量：175Kg水质要求：正常PH 值，无固体颗粒（八）DDMS定向钻进管理系统1、概述DDMS即定向钻进管理系统，其中包含一个孔外电脑、孔底传感器总成（简称DDMSPA、永久安装在CHD钻杆中的钻杆通信系统（简称RCS、以及通过DDMS网络端口和移动应用的虚拟数据入口；以上这些组成了定向钻进系统。

千米定向钻机在黄陵二号煤矿煤层预抽中钻孔深度的合理性分析

千米定向钻机在黄陵二号煤矿煤层预抽中钻孔深度的合理性分析【摘要】千米定向钻机是煤矿瓦斯抽采钻孔施工时引进的一种新型设备，它能够实现定向钻进和钻孔轨迹测量等功能，施工具有钻孔孔径大、深度深、轨迹可控等特点。

千米钻孔的设计应综合考虑千米钻机施工钻孔的工效和钻孔钻孔抽采的效果，以达到抽采目的。

本文就利用千米钻机施工411工作面区域煤层预抽钻孔能够取得更好的预抽效果及减少成本进行论证。

【关键词】千米钻机；黄陵二号煤矿；煤层预抽1 411工作面概况411工作面设计倾向长度260米，走向2650米，预计工作面煤层厚度平均为5.2米。

与411工作面相邻的409工作面煤层瓦斯基础参数为：原始瓦斯含量：1.98-2.12m3t-1；瓦斯吸附常a值为18.856m3t-1r-1，b值为0.465-0.474MPa-1；煤层的孔隙率：8.33～8.67%；煤层原始瓦斯压力：0.38 Mpa；放散初速度最大值：12；煤层的坚固性系数：0.99～1.10。

2 由钻孔施工效率分析钻孔深度的合理性采用千米钻机施工区域预抽钻孔时，需考虑钻孔施工工效，结合钻机设备因素和施工现场客观因素，411工作面区域千米钻孔施工过程中以下几个方面影响钻孔施工工效：2.1 钻孔测量信号的稳定性依据千米钻机技术资料，钻机的钻进依靠高压水驱动孔底马达旋转提供动力，钻孔施工越深，水流阻力越大，钻进动力越小；钻孔轨迹由孔底探管测量后将信号通过中心通缆式钻杆传输至孔口监视器，钻孔深度过长时，有以下几方面因素对信号的传输有负面影响：（1）钻孔施工时间较长时，电池电量不足影响信号监测；（2）孔深施工较深时，通缆钻杆电阻较大，信号较弱；（3）钻孔施工较深时，通缆钻杆接头处进水容易造成通讯连接故障，信号无法传输。

2.2 煤层坚固性系数对钻孔施工的影响经测定，四盘区煤层的坚固性系数为0.99-1.10，根据随钻测量定向钻进技术说明，千米钻机施工本煤层定向钻孔，适用于煤层硬度系数（坚固性系数）≧1的煤层，因此，411工作面区域属于较难施工千米钻孔煤层。

千米定向钻机

千米定向钻机“指哪打哪”来源：黑龙江日报 2009-06-17 龙煤新闻本报讯（王连生孙佰忠）日前，由鹤岗分(子)公司投资1700万元引进的井下千米钻机在大地勘测公司一工区投入使用。

这标志着鹤岗分（子）公司VLD井下定向钻机施工瓦斯抽放钻孔实验与研究项目正式启动。

为了探索利用国际先进设备施工井下瓦斯抽放钻孔的新途径，从根本上实现瓦斯抽放工艺的变革，加强瓦斯资源的综合利用，鹤岗分（子）公司在兴安煤矿井下四水平二分段集中石门中段进行VLD井下定向钻机施工瓦斯抽放钻孔实验与研究项目。

他们投资引进了澳大利亚威利朗沃公司生产的千米定向钻机，该钻机型号是世界上最先VLD-1000型深孔定向千米钻机及其配套的DDM-MRCCA钻进实时监控系统，该设备不仅能解决普通钻机受钻机角度限制存在煤层抽放空白带及接续紧张钻场接续不上问题，减小工程量，而且具有定向钻进功能，能提高钻孔覆盖率和孔的有效进尺，加大钻孔揭煤距离，提高瓦斯抽放率，实现真正意义上的先抽后采，堪称“指哪打哪”。

北方交通ZDY-3500L近水平千米定向钻机新产品现场观摩技术交流会日期【2010-12-13】由中国煤炭机械工业协会、中国煤矿煤城发展工委主办，沈阳北方交通重工集团承办的“北方交通ZDY-3500L 近水平千米定向钻机评议会暨新产品现场观摩技术交流会”（简称“论坛”）于2010年12月7日——9日在辽宁•沈阳召开。

作为全国性的近水平千米钻机高层论坛，论坛特邀国家、部委、省市等政府相关领导，煤炭城市和各省煤炭管理局、安监局、行业协会相关领导参会，邀请煤矿企业集团董事长、总经理、总工程师、矿长，生产、安全、机电、供销、租赁站及通风系统负责人以及有关院校、科研院所、设计院工程技术人员一并参会。

7日下午，论坛邀请了国内权威人士及行业专家、学者对沈阳北方交通重工集团生产的ZDY系列产品中3500L型近水平千米定向钻机进行评议，并介绍北方交通ZDY系列产品中3500L型近水平千米定向钻机在晋城煤业集团的寺河矿井下使用情况，总结井下瓦斯抽放钻孔施工的新工艺，探讨利用深孔近水平千米定向钻机实现高效抽采的技术途径。

千米钻机定向钻进技术在矿井防治水中的应用

充水含水层。 ( 3 ) 太原组下段灰岩含水层。主要由 L9 、 L8 、 L7 灰岩组成，其中 L8 灰岩发育最好，一般厚 8 ～ 11 m，平均厚 8. 75 m，最厚 11. 50 m，灰岩岩溶裂隙较发育，连通性较好，在倾向上好于走向。渗透系数 9. 82 ～ 10. 94 m / d，水位标高 + 87. 92 ～ + 88. 85 m，为中等富水含水层。该含水层上距二1 煤层 24. 08 ～ 39. 89 m，平均 31. 94 m，为二1 煤层底板主要充水含水层。
2012 年第 9 期
中州煤炭
总第 201 期
千米钻机定向钻进技术在矿井防治水中的应用
张洪健，李长青，姜文浩，王建奇
( 河南煤业化工集团焦煤公司赵固一矿，河南新乡 453634 ) 摘要: 赵固一矿为了有效控制二1 煤层底板 L8 灰岩及下伏高压含水层向采掘工作面突水，对该矿含水层水隔水层厚度薄等水文地质条件进行了分析，结合目前防治水工程中普通注浆钻孔的应用情况，提出将压高、近水平定向钻进技术应用到矿井防治水工程中，采用近水平定向钻孔结合地面注浆站造浆对煤层底板进行注浆加固。实践表明，该方法的应用成功阻隔了二1 煤层底板高压水的向上突水通道，对导水裂隙和构造进行封堵，确保了矿井的安全生产。关键词: 突水; 定向钻进技术; 注浆加固中图分类号: TD745． 2 文献标志码: B 文章编号: 1003 － 0506 ( 2012 ) 09 － 0112 － 03

千米定向钻孔技术研究与应用

千米定向钻孔技术研究与应用作者：赵强来源：《科学与信息化》2019年第32期摘要瓦斯治理是高瓦斯安全开采的前提，钻孔抽采瓦斯是防治煤矿瓦斯灾害的根本措施。

关键词定向钻进;瓦斯抽采;千米钻孔瓦斯灾害严重影响我国煤炭产量，根据抽采达标，管理到位的瓦斯综合治理技术体系，治理矿井瓦斯灾害关键是抽采瓦斯。

1 定向钻进受控机理定向钻进是利用设计要求延伸钻进目标的钻探方法。

与常规钻孔的区别是钻孔设计有特殊的轨迹，目前国内常用的定向钻机分为VLD1000系列与ZDY-6000LD，必须研究利用地层自然弯曲规律控制钻孔轨迹[1]。

中心线偏离孔轴线一定角度，钻压偏离角度施加给钻头，钻头破碎孔底与孔壁。

孔底钻具组合与孔壁存在空隙，是使中心线偏离原钻孔轴线的前提。

钻头作用的方向固定，钻头歪倒方向固定。

带有弯头的螺杆马达是弯曲条件的集合，携带钻头的工具面向角是定向轨迹控制的关键。

工具面是螺杆马达弯头纵向旋转一周的圆面，工具面向角值与测量值对应，如右侧测量值为132m，设方位角为95.5°，在150m设计方位角为90°，必须将工具面角值调整到第四象限才能保证钻头轨迹方向。

煤矿千米定向钻进施工方案

二、煤矿井下定向钻孔轨迹设计煤矿井下定向钻孔是通过对倾角和方位角的实时调节实现对钻孔轨迹的精确控制，保证钻孔轨迹在目的层中有效延伸。

（一）煤矿井下定向钻孔设计的一般原则1、充分掌握原始资料内容包括施工目的、技术要求等。

根据施工要求应尽量获取最全面的地质资料并及时更新主要信息，详细了解施工区域的地质情况和井下情况，便于合理设计施工方案，保障施工安全。

科技成果——煤矿井下千米定向技术

科技成果——煤矿井下千米定向技术技术开发单位
铁法煤业（集团）有限责任公司大兴煤矿
适用范围
具备定向钻孔施工技术条件的煤层顶板岩层
成果简介
利用大功率定向钻进装备，采用“主动探顶+侧钻开分支”及复合定向钻进工艺技术、随钻测量技术、中硬突出煤层底板梳状瓦斯抽采钻孔成孔技术，实现了穿层超长定向钻孔部分孔段在煤层中钻进。

1、钻进过程中整个钻杆不旋转，仅螺杆钻具和钻头回转碎岩钻进，采用可调弯接头通过调整工具面向角，可对钻孔的倾角和方位进行较为直观精确的控制。

2、在钻进过程中，根据钻孔轨迹与设计轨迹的偏斜状况，采用连续调整工具面向角进行控制，而不用起下钻变更钻具组合。

即有目的地将钻孔由直变弯或由弯变直、由岩见煤或由煤间岩，同时随钻测量仪器实时观测钻孔参数，进而确定钻孔施工方向。

工艺技术及装备
1、“主动探顶+侧钻开分支”及复合定向钻进工艺技术。

2、中硬突出煤层底板梳状瓦斯抽采钻孔成孔技术。

3、随钻测量技术。

市场前景
该技术适合煤层群开采、多构造的复杂地质条件的矿井，开展区
域式、模块式瓦斯治理工程。

实现换人减人和事故灾害预防与监测，提高井下作业安全度。

施工定向钻孔代替施工瓦斯抽采岩石巷，提高了煤炭产品的煤质，减少矸石外排，具有较好的生态环境效益。