井下水平长钻孔定向钻进装备及工艺技术(PPT 43页)
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煤矿井下钻探技术与装备(精品课件)
停水干钻一段，让岩粉聚集孔底塞住岩心即可提钻,但有埋、
烧钻的危险，适用于硬合金钻软或粘性岩层。
取芯钻进
❖ 单层岩心管钻具——最简单的取心钻具 ❖ 为提高采取率在单管钻具中增加分水投球接头和分水帽。
钻进时冲洗液通过分水接头中心孔直接进入岩心管内，活 动分水帽呈伞形保护岩心不受冲洗液直接冲刷，且随岩心 一起上移。 ❖ 提钻前投入球阀封闭中心水道，在水压作用下球阀下移超 过小卡时通水孔被打开，使孔底形成干钻条件。
金刚石（复合片）钻进
❖ 底板穿层钻孔
❖ 钻孔向上打，成孔率高，钻孔内不 积水对于透气性差的松软煤层，通 过冲洗液冲孔，使孔壁周围煤体向 孔内膨胀变形，引起煤体开裂，降 低地应力和瓦斯压力，增加煤层透 气性。
❖ 优点：提前预抽，对防止巷道掘进 突出有重要作用；钻孔成孔率高， 抽采时间长，与生产干扰少；钻场 设在岩石巷道，避免预抽时揭穿突 出煤层。
❖地质勘探孔 是获得实物 地质资料的唯一手段(获 取岩芯)，直接影响着判 断地质构造、岩层性质 、矿产资源及水文地质 与工程地质的准确性与 可靠性。
❖ 钻进地层多为岩石，采 用金刚石取芯钻进，选 用钻机要求钻速较高。
ZDY600SG ZDY1000G
金刚石（复合片）钻进
❖ 瓦斯抽放孔 ❖ 本煤层钻孔：在煤层中打钻，钻孔倾角和煤层 倾角基本一致(一般不超过30°)，钻孔成孔受煤层 硬度、瓦斯压力影响较大，但抽放效果好。 ❖ 钻孔布置一般为平行钻孔、交叉钻孔和大孔径 长钻孔。钻孔深度视工作面宽度或长度、地层条 件而定。
❖ 缺点：岩石巷道掘进工作量大，岩 石钻孔工程量大。
影响钻孔弯曲因素
防喷接手
在向上钻孔钻进中，钻 杆内和钻杆与钻孔环间 隙的水会倒流，特别是 钻孔较深时，严重影响 钻进时效，在钻杆适当 的部位加上防喷接手， 能够抑制上述现象。
烧钻的危险，适用于硬合金钻软或粘性岩层。
取芯钻进
❖ 单层岩心管钻具——最简单的取心钻具 ❖ 为提高采取率在单管钻具中增加分水投球接头和分水帽。
钻进时冲洗液通过分水接头中心孔直接进入岩心管内，活 动分水帽呈伞形保护岩心不受冲洗液直接冲刷，且随岩心 一起上移。 ❖ 提钻前投入球阀封闭中心水道，在水压作用下球阀下移超 过小卡时通水孔被打开，使孔底形成干钻条件。
金刚石（复合片）钻进
❖ 底板穿层钻孔
❖ 钻孔向上打，成孔率高，钻孔内不 积水对于透气性差的松软煤层，通 过冲洗液冲孔，使孔壁周围煤体向 孔内膨胀变形，引起煤体开裂，降 低地应力和瓦斯压力，增加煤层透 气性。
❖ 优点：提前预抽，对防止巷道掘进 突出有重要作用；钻孔成孔率高， 抽采时间长，与生产干扰少；钻场 设在岩石巷道，避免预抽时揭穿突 出煤层。
❖地质勘探孔 是获得实物 地质资料的唯一手段(获 取岩芯)，直接影响着判 断地质构造、岩层性质 、矿产资源及水文地质 与工程地质的准确性与 可靠性。
❖ 钻进地层多为岩石，采 用金刚石取芯钻进，选 用钻机要求钻速较高。
ZDY600SG ZDY1000G
金刚石（复合片）钻进
❖ 瓦斯抽放孔 ❖ 本煤层钻孔：在煤层中打钻，钻孔倾角和煤层 倾角基本一致(一般不超过30°)，钻孔成孔受煤层 硬度、瓦斯压力影响较大，但抽放效果好。 ❖ 钻孔布置一般为平行钻孔、交叉钻孔和大孔径 长钻孔。钻孔深度视工作面宽度或长度、地层条 件而定。
❖ 缺点：岩石巷道掘进工作量大，岩 石钻孔工程量大。
影响钻孔弯曲因素
防喷接手
在向上钻孔钻进中，钻 杆内和钻杆与钻孔环间 隙的水会倒流，特别是 钻孔较深时，严重影响 钻进时效，在钻杆适当 的部位加上防喷接手， 能够抑制上述现象。
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）
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）
《钻井方法及工艺》课件
循环钻井技术
循环钻井技术是指利用循环液 （如水、泥浆等）将钻屑从钻 孔中带出地面的钻井技术。
该技术通过循环液的循环流动 ，将钻屑从钻孔中带出地面， 并保持钻孔的清洁和稳定。
循环钻井技术需要先进的循环 液技术和钻孔设计，以确保钻 孔的安全性和稳定性。
人工智能在钻井中的应用
01
人工智能在钻井中的应用是指利用人工智能技术来优化和自动 化钻井过程。
02
通过人工智能技术，可以对大量的数据进行分析和处理，从而
精确预测地层结构和地下资源分布。
人工智能还可以用于自动化控制钻井设备和工具，提高钻井效
03
率和安全性。
感谢您的观看
THANKS
05
钻井新技术与发展趋势
水平井钻井技术
水平井钻井技术是指钻出一段水平或大角度的井段，通常用于提高油、气、水等资 源的开采效率。
该技术通过精确控制钻头方向和角度，使钻孔在地下形成水平或大角度的延伸，从 而增加与油、气、水等资源的接触面积。
水平井钻井技术需要先进的定向钻井技术和钻井液技术，以确保钻孔的精确性和稳 定性。
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术是指钻井过程中，利用各种方法使地层流体在井内保持 欠平衡状态，以防止地层流体对钻头的冲蚀和地层压力对井壁的破坏。
该技术通过控制钻井液的密度和压力，使地层压力略高于钻井液柱压力 ，从而降低钻头和钻具的磨损，提高钻井效率。
欠平衡钻井技术需要先进的钻井液技术和钻井设备，以确保钻孔的安全 性和稳定性。
钻井方法的比较与选择
适用范围
不同钻井方法适用于不 同的地层和井深，需要
根据实际情况选择。
钻井效率
不同方法的钻井效率不 同，需根据需求选择。
成本
井下水平长钻孔定向钻进装备及工艺技术
螺 杆 马 达
2022/3/23
分 支 钻 孔
26
四 定向钻进工艺研究
钻孔轨迹设计与分析软件开发
应用效果：实现了长钻孔和分支孔在抽采区域的均匀布置
2022/3/23
27
四 定向钻进工艺研究
宁夏汝萁沟煤矿实钻轨迹
2022/3/23
28
五 推广应用情况
定向钻进装备已在我国22个矿井进行推广应用，累计 施工瓦斯抽采钻孔近257745m，不但为煤矿企业的安全生 产提供了保障，同时也提高了矿井瓦斯抽采利用，为煤 矿企业带来可观的经济效益。截至2010年11月我院已累 计销售44余台套煤矿井下定向钻进装备。
2022/3/23
29
五 推广应用情况
● 陕西彬长大佛寺煤矿，最深孔810m。 ● 陕西长武亭南煤矿一期，最深孔1046m。 ● 陕西长武亭南煤矿二期，最深孔830m。 ● 神华宁煤汝箕沟煤矿，最深孔961m。 ● 金能公司二矿 ，最深孔600m。 ● 晋城煤业集团成庄矿，最深孔600m。 ● 阳泉煤业集团石港煤矿，最深孔510m。
澳大利亚VLD钻机
2022/3/23
5
一、设备研发背景
2.存在问题
15~18
国外 国内
8~10
15
1~2
高价销售 孔内事故多 售后服务滞后
价格(百万)
服务周期(天)
国外设备使用效果不理想，严重制约着瓦斯高效抽采
2022/3/23
6
二 履带定向钻进钻机
ZDY6000LD(A) ZDY6000LD ZDY4000LD
2022/3/23
17
2.3.2 随钻测量系统主界面
2022/3/23
18
2.3.2 探管检测、测量操作界面
2022/3/23
分 支 钻 孔
26
四 定向钻进工艺研究
钻孔轨迹设计与分析软件开发
应用效果：实现了长钻孔和分支孔在抽采区域的均匀布置
2022/3/23
27
四 定向钻进工艺研究
宁夏汝萁沟煤矿实钻轨迹
2022/3/23
28
五 推广应用情况
定向钻进装备已在我国22个矿井进行推广应用，累计 施工瓦斯抽采钻孔近257745m，不但为煤矿企业的安全生 产提供了保障，同时也提高了矿井瓦斯抽采利用，为煤 矿企业带来可观的经济效益。截至2010年11月我院已累 计销售44余台套煤矿井下定向钻进装备。
2022/3/23
29
五 推广应用情况
● 陕西彬长大佛寺煤矿，最深孔810m。 ● 陕西长武亭南煤矿一期，最深孔1046m。 ● 陕西长武亭南煤矿二期，最深孔830m。 ● 神华宁煤汝箕沟煤矿，最深孔961m。 ● 金能公司二矿 ，最深孔600m。 ● 晋城煤业集团成庄矿，最深孔600m。 ● 阳泉煤业集团石港煤矿，最深孔510m。
澳大利亚VLD钻机
2022/3/23
5
一、设备研发背景
2.存在问题
15~18
国外 国内
8~10
15
1~2
高价销售 孔内事故多 售后服务滞后
价格(百万)
服务周期(天)
国外设备使用效果不理想，严重制约着瓦斯高效抽采
2022/3/23
6
二 履带定向钻进钻机
ZDY6000LD(A) ZDY6000LD ZDY4000LD
2022/3/23
17
2.3.2 随钻测量系统主界面
2022/3/23
18
2.3.2 探管检测、测量操作界面
最新定向井水平井技术讲稿课件ppt
水平井的分类
长半径水平井 造斜率：2合：常规的钻具组合
（弯接头、弯外壳、多稳定器钻具 组合）
测量工具：常规测量工具 水平段长度：取决于可用的工
水平井的分类
中半径水平井 造斜率：6° /30m－20 °
/30m 应用范围：水平位移较大
• 5）垂深（垂直井深）：即某测点的垂直深 度，以H表示。是指井身任意一点至转盘面 所在平面的距离。
• 6）水平位移：简称平移，是指测点到井口 垂线的距离。
• 7）全角变化率（狗腿严重或井眼曲率）： 从井眼内的一个点到另一个点，井眼前进 方向变化的角度（两点处井眼前进方向线 之间的夹角），该角度既反映了井斜角度 的变化又反映了方位角度的变化，通常称 为全角变化值。
排卵后，由于血管侵入颗粒细胞层，黄体
孕激素
• 孕激素是妊娠建立和维持必不可少的甾体 激素，可负反馈调节下丘脑．垂体一卵巢 轴，抑制卵泡生成素FSH和 LH的分泌，使妊 娠期间无排卵发生。
双增轨道 三增轨道
定向井、水平井基本术语
• 1）井深：指井口（转盘面）至测点的 井眼实际长度，人们常称为斜深。
• 2）测深：测点的井深。
• 3）井斜角：该测点处的井眼方向线与 重力线之间的夹角（见图1．1）。
• 4）方位角：是指以正北方位线为始边， 顺时针旋转至井斜方位线所转过的角 度（见图1．2）。
• 黄体由类固醇生成细胞(颗粒黄体细胞、膜 黄体细胞)及成纤维细胞、免疫细胞、血管 内皮细胞等非类固醇生成细胞组成。
正常黄体生理
• 黄体主要功能是合成甾体激素，黄体实质 内的黄体细胞主要合成孕激素；膜黄体细 胞位于黄体外周并随血管内折，主要合成 雄激素，经黄体颗粒细胞芳香化作用后， 形成雌激素。
孕激素
井下水平长钻孔定向钻进装备及配套工艺技术
井下水平长钻孔定向钻进装备及配套工艺技术1. 引言井下水平长钻孔定向钻进是一种在地下水平方向钻探的技术，用于地下矿山的开采和勘探。
本文将重点介绍井下水平长钻孔定向钻进所使用的装备和配套工艺技术。
2. 井下水平长钻孔定向钻进装备2.1 钻机井下水平长钻孔定向钻进所使用的钻机通常是一种特殊的地下钻机，具备以下特点：•高功率：用于克服地下的阻力，保证钻进的顺利进行；•定向控制系统：通过操控系统控制钻机的定位，保证钻孔的准确性；•快速回转系统：实现快速回转钻杆，提高钻进效率；•安全措施：具备安全系统，保证操作人员的安全。
2.2 钻杆井下水平长钻孔定向钻进所使用的钻杆具备以下特点：•高强度：用于承受地下的高压力和摩擦力；•铰接连接：钻杆通过铰接连接，方便在地下进行钻进和转向；•高导向性：钻杆具备一定的导向性能，保持钻孔的准确性；•耐磨性：钻杆表面经过特殊处理，提高耐磨性，延长使用寿命。
2.3 定向控制工具为了保证井下水平长钻孔定向钻进的准确性，通常需要使用定向控制工具。
主要有以下几种：•轴位器：用于确定钻杆的轴线，保证钻孔的定向准确；•MWD（测量井下方位）工具：通过测量钻杆的方位，确认钻孔的定向情况；•倾斜度测量工具：用于测量钻孔的倾斜度，控制钻孔的倾斜程度；•定向软件：利用计算机软件进行钻控系统的控制和钻孔数据的处理。
3. 配套工艺技术3.1 钻进工艺井下水平长钻孔定向钻进的钻进工艺主要包括以下步骤：•钻孔布置：确定钻孔的位置和方向，进行布置；•钻孔导向井段：通过定向控制工具控制钻杆的方向，控制钻孔的导向；•钻孔平整井段：通过钻进工具在地下进行钻杆的快速回转，保证钻孔的平整度；•钻孔终端井段：钻孔接近终点时，通过导向软件进行实时控制，确保钻孔的准确结束。
3.2 钻进液体井下水平长钻孔定向钻进需要使用特殊的钻进液体来降低钻进的阻力，冷却钻杆和钻头，并带走钻屑。
主要有以下几种类型的钻进液体：•基础钻进液体：包括水、泥浆等，用于正常的钻进工作；•高密度钻进液体：用于增加钻进液体的密度，提高钻杆的稳定性；•气泡钻进液体：通过注入气体产生气泡，减小摩擦阻力，提高钻进速度。
井下水平长钻孔定向钻进装备及工艺技术
路漫漫其悠远
•2024/2/2
五 推广应用情况
● 陕西彬长大佛寺煤矿，最深孔810m。 ● 陕西长武亭南煤矿一期，最深孔1046m。 ● 陕西长武亭南煤矿二期，最深孔830m。 ● 神华宁煤汝箕沟煤矿，最深孔961m。 ● 金能公司二矿 ，最深孔600m。 ● 晋城煤业集团成庄矿，最深孔600m。 ● 阳泉煤业集团石港煤矿，最深孔510m。
路漫漫其悠远
杜儿坪煤矿定向钻进实钻轨迹
•2024/2/2
5.5 山西阳煤集团新景煤矿
煤层相对松软，瓦斯喷孔严重，钻孔成孔困难
煤层f系数0.5左右，施工总进尺1202m，其中主孔孔深405m 新景煤矿定向钻进实钻轨迹图
路漫漫其悠远
•2024/2/2
5.5 山西晋煤集团寺河煤矿
路漫漫其悠远
主孔实钻深度1059m，探顶分支7次，探底分支3次，总进尺1656m
外形尺寸（长×宽×高）/mm
3500×2200×1900
钻机质量
/kg
10000
适合钻进方式
常规回转钻进、孔底螺杆马达钻进
150 900 90
4000×2000 (2340) ×1600
8500 孔底螺杆马达钻进
主要液压件（泵、阀）
派克 力士乐
派克 力士乐
钻机特点
负载敏感液压控制、三泵系统，一 负载敏感液压控制、三泵
井下水平长钻孔定向钻 进装备及工艺技术
路漫漫其悠远 2024/2/2
目录
一、设备研发背景 二、履带定向钻进钻机 三、随钻测量定向钻进系统 四、定向钻进工艺研究 五、现场应用 六、与国外定向装备主要技术性能对比
路漫漫其悠远
•2024/2/2
一、设备研发背景
定向钻施工方法介绍ppt课件
小时（超 规范问题）
焊口不合格返修 合格后进行补口
检测完成继续 回拖1-2根钻杆
返修或补口完 如果返修 返修焊口检测
成后继续回拖
并继续回拖
开始正常回拖
焊口冷却后 继续回拖
回拖1根钻杆 进行焊口检测
检测合格进行 补口作业
水网地带施工场地和施工便道
水网地带的小型河流和沟渠通过方法
定向钻穿越的施工流程
为数字信息后分送司钻控制台和计算机控制程序系因富统此的。有控钻一向机个员司经或验司钻丰钻
根据司钻控制台上提供的当前数据和下一步计划要员达是到非的常数必据要选的。
择进行司钻操作。控向人员根据测定的角度数据，输入钻进的钻
杆长度，由计算机程序自动计算当前钻头的三维坐标，控向员根
据当前数据制定下一步钻进计划，并提供给司钻。
当钻机旋转钻进时带动钻头和钻杆一同旋转，则钻头沿直线钻 进；当钻头旋转，而钻杆不旋转，钻机直推钻进时，根据工具 面HS的方向调整角度。
帆板运动
2.导向孔
? 水平定向钻进穿越的第一道工序是导向孔的施工。导向孔 的轨迹控制通过导向钻头完成。导向钻头是一种带有斜掌 面的射流辅助切削钻头，直径略大于钻杆，当钻杆带着钻 头回转并给进时，将钻出直孔；当钻杆带着钻头只给进不 回转时，将钻出弧孔（也称弯孔）。导向钻头内部带有发 射器，地表有对应的接收器，能接收发射器采集到的斜掌 面方位、导向钻头指向、深度等参数，地面操作人员通过 控制参数达到控制施工轨迹的目的
的。固体成份（单位：容积 %）用以鉴定泥浆的携带能力，泵
送能力，磨蚀能力，以及输送容积，钻孔的清洁度验证和泥浆
再循环中使用的分离设备（筛，旋风分离器，离心机）的有效
性。
? 5、 循环容积 ? 循环容积（单位L/min）必须经常监测并记录，尤其在早期探测钻屑液
焊口不合格返修 合格后进行补口
检测完成继续 回拖1-2根钻杆
返修或补口完 如果返修 返修焊口检测
成后继续回拖
并继续回拖
开始正常回拖
焊口冷却后 继续回拖
回拖1根钻杆 进行焊口检测
检测合格进行 补口作业
水网地带施工场地和施工便道
水网地带的小型河流和沟渠通过方法
定向钻穿越的施工流程
为数字信息后分送司钻控制台和计算机控制程序系因富统此的。有控钻一向机个员司经或验司钻丰钻
根据司钻控制台上提供的当前数据和下一步计划要员达是到非的常数必据要选的。
择进行司钻操作。控向人员根据测定的角度数据，输入钻进的钻
杆长度，由计算机程序自动计算当前钻头的三维坐标，控向员根
据当前数据制定下一步钻进计划，并提供给司钻。
当钻机旋转钻进时带动钻头和钻杆一同旋转，则钻头沿直线钻 进；当钻头旋转，而钻杆不旋转，钻机直推钻进时，根据工具 面HS的方向调整角度。
帆板运动
2.导向孔
? 水平定向钻进穿越的第一道工序是导向孔的施工。导向孔 的轨迹控制通过导向钻头完成。导向钻头是一种带有斜掌 面的射流辅助切削钻头，直径略大于钻杆，当钻杆带着钻 头回转并给进时，将钻出直孔；当钻杆带着钻头只给进不 回转时，将钻出弧孔（也称弯孔）。导向钻头内部带有发 射器，地表有对应的接收器，能接收发射器采集到的斜掌 面方位、导向钻头指向、深度等参数，地面操作人员通过 控制参数达到控制施工轨迹的目的
的。固体成份（单位：容积 %）用以鉴定泥浆的携带能力，泵
送能力，磨蚀能力，以及输送容积，钻孔的清洁度验证和泥浆
再循环中使用的分离设备（筛，旋风分离器，离心机）的有效
性。
? 5、 循环容积 ? 循环容积（单位L/min）必须经常监测并记录，尤其在早期探测钻屑液
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29
五 推广应用情况
● 陕西彬长大佛寺煤矿，最深孔810m。 ● 陕西长武亭南煤矿一期，最深孔1046m。 ● 陕西长武亭南煤矿二期，最深孔830m。 ● 神华宁煤汝箕沟煤矿，最深孔961m。 ● 金能公司二矿 ，最深孔600m。 ● 晋城煤业集团成庄矿，最深孔600m。 ● 阳泉煤业集团石港煤矿，最深孔510m。
垂直位移 (m)
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
终孔深度:822m
-40
测量深度:816m
-45
-50
-55
-60 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1,000
钻孔深度 (m)
34
4.2 陕西长武亭南煤矿一期
35
4.2 陕西长武亭南煤矿一期
36
5.3 宁煤汝箕沟煤矿
39
5.5 山西晋煤集团寺河煤矿
主孔实钻深度1059m，探顶分支7次，探底分支3次，总进尺1656m
寺河煤矿定向钻进实钻轨迹图
40
六 与国外定向装备主要技术性能对比
6.1 钻机
41
六 与国外定向装备主要技术性能对比
6.2 配套机具
42
谢 谢！
43
目标位置，钻孔纵向偏差不足1m，横向摆动不超过8m，体现出了我国定向钻进装备和
工艺的最高水平。
32
垂直位移 (m)
50
45 4.2 陕西长武亭南煤矿一期
40
35
30
25
20
15 10 开孔倾角- 2.3 度 5
红色线条为设计轨迹 蓝色线条为实测轨迹 黑色线条为煤层顶底板曲线
0
-5
-10
-15
-20
3
一、设备研发背景
水平定向长钻孔是国内外瓦斯高效抽采的主要技术途径。
主要优点 有效距离长 多分支孔 钻进效率高 一孔多用 集中抽采
4
一、设备研发背景
2.存在问题
澳大利亚VLD钻机
5
一、设备研发背景
2.存在问题
15~18
国外 国内
8~10
15
1~2
高价销售 孔内事故多 售后服务滞后
8
三 随钻测量定向钻进系统
9
3.1 高强度大通孔钻杆
a. 能够进行孔底马达定向钻进 (内径≥55mm)； b. 具有传输测量定向信号的能力; c. 能够进行大直径钻孔回转钻进(扭矩
≥3000Nm)； d. 具有施工千米近水平钻孔和分支孔的能力。
10
3.1 高强度大通孔钻杆
中心通缆式高强度大通孔钻杆
-25
-30
-35
-40
-45
-50
-55
-60 0
100
200
300
400
500
600
700
800
钻孔深度 (m)
终孔深度:1046m 测量深度:1038m
900
1,000
1,100
33
50
45
40
35
30
25
20
15 10 开孔倾角- 2.3 度 5
红色线条为设计轨迹 蓝色线条为实测轨迹 黑色线条为煤层顶底板曲线
300m。
31
5.1 陕西长武亭南煤矿一期
钻孔轨迹示意图
1# 主孔终孔深度1046m，创造了我国煤矿井下瓦斯抽放水平定向钻孔的最高记录，
并施工3个分支孔，1-1分支和1-3分支从回顺巷道中靶穿出； 2# 主孔深度822m，施工
1个分支孔，从运顺巷道中部中靶穿出。
钻进最高时效26.4m/h， 平均进尺 160m/d；终孔直径 96mm 。在1000m的设计
11
钻杆特点
钻杆抗拉强度 ≥950 kN 抗扭强度 ≥6000 Nm。
12
3.2 孔底测量探管
最长工作时间 达45天，超进 口产品近50%
测量精度 提高1倍
可反复充电， 循环使用
测量探管
13
3.2 孔底测量探管精度指标
14
3.3 孔口监视器
15
3.3.1 钻孔轨迹设计软件界面
16
3.3.1 钻孔轨迹参数设计界面
32215钻场设计与实钻轨迹平面图
37
5.4 山西焦煤杜儿坪煤矿
构造及陷落柱较多，对钻孔控制技术要求较高
施工总进尺3775m，最大进尺570m，主孔从6个陷落柱穿过
杜儿坪煤矿定向钻进实钻轨迹
38
5.5 山西阳煤集团新景煤矿
煤层相对松软，瓦斯喷孔严重，钻孔成孔困难
煤层f系数0.5左右，施工总进尺1202m，其中主孔孔深405m 新景煤矿定向钻进实钻轨迹图
a. 能够满足定向不同钻进的需要； b. 工作性能稳定，工作基本参数能够满足配套
机具的要求； c. 使用寿命长，可以满足施工千米近水平钻孔
的能力。
24
3.6 无磁钻杆
无磁钻杆分为上无磁和下无磁钻杆。
25
四 定向钻进工艺研究
多级无孔底侧钻分支技术
螺 杆 马 达
分 支 钻 孔
26
四 定向钻进工艺研究
价格(百万)
服务周期(天)
国外设备使用效果不理想，严重制约着瓦斯高效抽采
6
二 履带定向钻进钻机 ZDY6000LD(A) ZDY6000LD ZDY4000LD
7
二 履带定向钻进钻机
可实现定向功能的机型：
ZDY4000LD
ZDY6000LD
ZDY6000LD(A)
适应中型矿井巷道断面 适应中大型矿井巷道断面 适应大型矿井巷道断面 （长4m×宽4m×高3m） （长6m×宽4m×高3m） （长6m×宽6m×高3m）
钻孔轨迹设计与分析软件开发
应用效果：实现了长钻孔和分支孔在抽采区域的均匀布置
27
四 定向钻进工艺研究
宁夏汝萁沟煤矿实钻轨迹
28
五 推广应用情况
定向钻进装备已在我国22个矿井进行推广应用，累计 施工瓦斯抽采钻孔近257745m，不但为煤矿企业的安全生 产提供了保障，同时也提高了矿井瓦斯抽采利用，为煤 矿企业带来可观的经济效益。截至2010年11月我院已累 计销售44余台套煤矿井下定向钻进装备。
井下定向水平长钻孔 装备及配套工艺技术
1
目录
一、设备研发背景 二、履带定向钻进钻机 三、随钻测量定向钻进系统 四、定向钻进工艺研究 五、现场应用 六、与国外定向装备主要技术性能对比
2
一、设备研发背景
传统的钻孔施工设备及工艺不能完全满足瓦斯高效抽采的需求。
存在问题 钻孔深度有限 钻孔数量多 劳动强度大 施工周期长 封孔质量差
30
五 推广应用情况
● 阳泉煤业集团新景煤矿，最深孔600m。 ● 神华神东保德煤矿，最深孔984m。 ● 山西焦煤杜儿平矿，最深孔570m。 ● 西山矿务局汾西煤矿，最深孔552m。 ● 山西焦煤双柳煤矿，最深孔744m。 ● 铜川矿务局陈家山煤矿，最深孔648m。 ● 晋城煤业集团寺河煤矿，最深孔1059m。 ● 晋城煤业集团沁秀公司岳成煤矿，最深孔
17
2.3.2 随钻测量系统主界面
18
2.3.2 探管检测、测量操作界面
19
3.4 钻头
20
3.5 螺杆马达
测斜仪
无磁钻杆
旁通阀
马达
万向轴
传动轴
钻头
螺杆马达组合结构示意图
21
3.5 螺杆马达
螺杆马达结构图
22
Байду номын сангаас
螺杆马达主要技术参数
进口φ73螺杆钻具按不同分类方式的主要技术参数表
23
3.5 螺杆马达
五 推广应用情况
● 陕西彬长大佛寺煤矿，最深孔810m。 ● 陕西长武亭南煤矿一期，最深孔1046m。 ● 陕西长武亭南煤矿二期，最深孔830m。 ● 神华宁煤汝箕沟煤矿，最深孔961m。 ● 金能公司二矿 ，最深孔600m。 ● 晋城煤业集团成庄矿，最深孔600m。 ● 阳泉煤业集团石港煤矿，最深孔510m。
垂直位移 (m)
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
终孔深度:822m
-40
测量深度:816m
-45
-50
-55
-60 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1,000
钻孔深度 (m)
34
4.2 陕西长武亭南煤矿一期
35
4.2 陕西长武亭南煤矿一期
36
5.3 宁煤汝箕沟煤矿
39
5.5 山西晋煤集团寺河煤矿
主孔实钻深度1059m，探顶分支7次，探底分支3次，总进尺1656m
寺河煤矿定向钻进实钻轨迹图
40
六 与国外定向装备主要技术性能对比
6.1 钻机
41
六 与国外定向装备主要技术性能对比
6.2 配套机具
42
谢 谢！
43
目标位置，钻孔纵向偏差不足1m，横向摆动不超过8m，体现出了我国定向钻进装备和
工艺的最高水平。
32
垂直位移 (m)
50
45 4.2 陕西长武亭南煤矿一期
40
35
30
25
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15 10 开孔倾角- 2.3 度 5
红色线条为设计轨迹 蓝色线条为实测轨迹 黑色线条为煤层顶底板曲线
0
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一、设备研发背景
水平定向长钻孔是国内外瓦斯高效抽采的主要技术途径。
主要优点 有效距离长 多分支孔 钻进效率高 一孔多用 集中抽采
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一、设备研发背景
2.存在问题
澳大利亚VLD钻机
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一、设备研发背景
2.存在问题
15~18
国外 国内
8~10
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1~2
高价销售 孔内事故多 售后服务滞后
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三 随钻测量定向钻进系统
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3.1 高强度大通孔钻杆
a. 能够进行孔底马达定向钻进 (内径≥55mm)； b. 具有传输测量定向信号的能力; c. 能够进行大直径钻孔回转钻进(扭矩
≥3000Nm)； d. 具有施工千米近水平钻孔和分支孔的能力。
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3.1 高强度大通孔钻杆
中心通缆式高强度大通孔钻杆
-25
-30
-35
-40
-45
-50
-55
-60 0
100
200
300
400
500
600
700
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钻孔深度 (m)
终孔深度:1046m 测量深度:1038m
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15 10 开孔倾角- 2.3 度 5
红色线条为设计轨迹 蓝色线条为实测轨迹 黑色线条为煤层顶底板曲线
300m。
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5.1 陕西长武亭南煤矿一期
钻孔轨迹示意图
1# 主孔终孔深度1046m，创造了我国煤矿井下瓦斯抽放水平定向钻孔的最高记录，
并施工3个分支孔，1-1分支和1-3分支从回顺巷道中靶穿出； 2# 主孔深度822m，施工
1个分支孔，从运顺巷道中部中靶穿出。
钻进最高时效26.4m/h， 平均进尺 160m/d；终孔直径 96mm 。在1000m的设计
11
钻杆特点
钻杆抗拉强度 ≥950 kN 抗扭强度 ≥6000 Nm。
12
3.2 孔底测量探管
最长工作时间 达45天，超进 口产品近50%
测量精度 提高1倍
可反复充电， 循环使用
测量探管
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3.2 孔底测量探管精度指标
14
3.3 孔口监视器
15
3.3.1 钻孔轨迹设计软件界面
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3.3.1 钻孔轨迹参数设计界面
32215钻场设计与实钻轨迹平面图
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5.4 山西焦煤杜儿坪煤矿
构造及陷落柱较多，对钻孔控制技术要求较高
施工总进尺3775m，最大进尺570m，主孔从6个陷落柱穿过
杜儿坪煤矿定向钻进实钻轨迹
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5.5 山西阳煤集团新景煤矿
煤层相对松软，瓦斯喷孔严重，钻孔成孔困难
煤层f系数0.5左右，施工总进尺1202m，其中主孔孔深405m 新景煤矿定向钻进实钻轨迹图
a. 能够满足定向不同钻进的需要； b. 工作性能稳定，工作基本参数能够满足配套
机具的要求； c. 使用寿命长，可以满足施工千米近水平钻孔
的能力。
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3.6 无磁钻杆
无磁钻杆分为上无磁和下无磁钻杆。
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四 定向钻进工艺研究
多级无孔底侧钻分支技术
螺 杆 马 达
分 支 钻 孔
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四 定向钻进工艺研究
价格(百万)
服务周期(天)
国外设备使用效果不理想，严重制约着瓦斯高效抽采
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二 履带定向钻进钻机 ZDY6000LD(A) ZDY6000LD ZDY4000LD
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二 履带定向钻进钻机
可实现定向功能的机型：
ZDY4000LD
ZDY6000LD
ZDY6000LD(A)
适应中型矿井巷道断面 适应中大型矿井巷道断面 适应大型矿井巷道断面 （长4m×宽4m×高3m） （长6m×宽4m×高3m） （长6m×宽6m×高3m）
钻孔轨迹设计与分析软件开发
应用效果：实现了长钻孔和分支孔在抽采区域的均匀布置
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四 定向钻进工艺研究
宁夏汝萁沟煤矿实钻轨迹
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五 推广应用情况
定向钻进装备已在我国22个矿井进行推广应用，累计 施工瓦斯抽采钻孔近257745m，不但为煤矿企业的安全生 产提供了保障，同时也提高了矿井瓦斯抽采利用，为煤 矿企业带来可观的经济效益。截至2010年11月我院已累 计销售44余台套煤矿井下定向钻进装备。
井下定向水平长钻孔 装备及配套工艺技术
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目录
一、设备研发背景 二、履带定向钻进钻机 三、随钻测量定向钻进系统 四、定向钻进工艺研究 五、现场应用 六、与国外定向装备主要技术性能对比
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一、设备研发背景
传统的钻孔施工设备及工艺不能完全满足瓦斯高效抽采的需求。
存在问题 钻孔深度有限 钻孔数量多 劳动强度大 施工周期长 封孔质量差
30
五 推广应用情况
● 阳泉煤业集团新景煤矿，最深孔600m。 ● 神华神东保德煤矿，最深孔984m。 ● 山西焦煤杜儿平矿，最深孔570m。 ● 西山矿务局汾西煤矿，最深孔552m。 ● 山西焦煤双柳煤矿，最深孔744m。 ● 铜川矿务局陈家山煤矿，最深孔648m。 ● 晋城煤业集团寺河煤矿，最深孔1059m。 ● 晋城煤业集团沁秀公司岳成煤矿，最深孔
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2.3.2 随钻测量系统主界面
18
2.3.2 探管检测、测量操作界面
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3.4 钻头
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3.5 螺杆马达
测斜仪
无磁钻杆
旁通阀
马达
万向轴
传动轴
钻头
螺杆马达组合结构示意图
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3.5 螺杆马达
螺杆马达结构图
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Байду номын сангаас
螺杆马达主要技术参数
进口φ73螺杆钻具按不同分类方式的主要技术参数表
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3.5 螺杆马达