[发明专利]一种井下防喷孔保压钻孔方法

说明书

本发明公开了一种井下防喷孔保压钻孔方法，包括以下步骤：一、打钻封孔；二、安装防护管并连接钻井液保压回液机构；三、获取保压压力值；四、储液腔排气；五、保压钻孔；六、续杆排液；七、煤岩层的持续保压钻孔；八、保压回拆。本发明根据实际煤岩层地应力、钻孔围岩物理力学性质和瓦斯压力获取保压压力值，利用钻井液配合保压回液机构平衡钻孔内的压力，并利用高压回流管向钻井液保压回液机构输送钻孔间隙回流的气、液及钻屑混合物并排出，通过独立钻杆连接多节连接钻杆组成保压钻杆机构，实现钻孔保压，防止钻孔喷孔、坍塌及钻井液喷出。

技术领域

本发明属于井下防喷孔保压钻孔技术领域，具体涉及一种井下防喷孔保压钻孔方法。

背景技术

在对煤矿井下高瓦斯含量、高瓦斯压力的煤岩层进行打钻时，随着钻孔的煤体揭露，钻孔孔壁煤岩体应力重新分布，钻孔内压力较低，煤岩层中的高压瓦斯等气流入钻孔内，煤体在瓦斯压力、地应力和钻孔扰动应力共同作用下容易喷孔，甚至诱导突出，喷出的煤炭随水流导致浪费资源、影响作业环境，同时喷孔形成钻孔的空洞较大，影响钻孔的成型和稳定性，对后期采取压裂等方法改造煤岩体裂隙不利，从而不利于瓦斯抽采；因不可控的喷孔诱导喷出的气、煤、钻井液、钻屑混合物影响作业安全，大量的瓦斯等气体涌出容易引起瓦斯超限，易导致瓦斯窒息、瓦斯爆炸等事故。在煤矿井下采用钻机钻孔时，现有的钻孔无法配合钻井液平衡钻孔内压力，退钻时，之前注入的钻井液会喷孔，喷孔改变煤岩体整体性，增加采掘顶板管理难度，从而影响安全生产。在软弱岩中进行钻进时，在地应力和钻孔扰动应力共同作用下容易引起钻孔坍塌，影响钻孔的稳定性和成型。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种井下防喷孔保压钻孔方法，根据实际煤岩层获取保压压力值，利用钻井液保压回液机构平衡钻孔内外的压力，并利用高压回流管向钻井液保压回液机构输送钻孔间隙回流的气、液、固混合物并排出，通过独立钻杆连接多节连接钻杆组成钻杆，实现钻孔保压，防止钻井液喷孔，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种井下防喷孔保压钻孔方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、打钻封孔：利用钻机和与所述钻机配合且伸入至煤岩层中的初始钻杆机构在设计位置按照设计方位角和设计倾角打钻，直至打钻深度达到设计深度，所述设计深度等于封孔段的长度，所述初始钻杆机构的长度不小于封孔段的长度；

所述初始钻杆机构包括独立钻杆、安装在独立钻杆前侧的钻头和安装在独立钻杆后侧的连接钻杆组件，所述连接钻杆组件包括N个依次连接的连接钻杆，其中，N为正整数；

所述独立钻杆包括中空结构的杆体以及设置在杆体内的弹簧挡台和保压球挡台，弹簧挡台和保压球挡台之间的空间形成通液腔，所述通液腔内设置有保压弹簧和与保压弹簧配合的保压球，弹簧挡台上开设有与通液腔连通的弹簧挡台通水孔，保压球挡台上开设有与通液腔连通的保压球挡台通水孔，弹簧挡台设置在杆体中靠近钻头的一侧，钻头通过杆头与杆体连接，杆体远离钻头的一端设置有与保压球挡台通水孔连通的连接孔；

所述连接钻杆包括独立钻杆和设置在独立钻杆前端的且为中空结构的钻杆连接头，钻杆连接头前端设置有保压球顶杆，保压球顶杆内开设有与独立钻杆连通的钻杆头通水孔；

步骤二、安装防护管并连接钻井液保压回液机构：在初始钻杆机构的后侧安装连接钻杆，延长初始钻杆机构，此时初始钻杆机构变为实时钻杆机构，当实时钻杆机构的钻孔长度等于封孔段、高压导流管和套管的长度总和时，将高压导流管套设在实时钻杆机构伸出煤岩层的一端，并与封孔段密封连接，高压导流管远离封孔段一端设置有套管，钻头的直径小于高压导流管的内径；

所述实时钻杆机构与钻孔内壁之间形成与高压导流管连通的钻孔间隙，高压导流管上连接有与钻井液保压回液机构连通的高压回流管；