[发明专利]一种松软煤层分支钻孔下管引导装置与高效抽采方法

说明书

本发明公开了一种松软煤层分支钻孔下管引导装置与高效抽采方法，引导装置包括引导杆和可拆卸连接在引导杆前端的引导杆支撑构件，引导杆支撑构件包括位于前端的弹性卡爪，弹性卡爪连接有用于自动撑开弹性卡爪的第一弹性元件；弹性卡爪的远端能够嵌入松软岩土层或松软煤层，以在通过引导杆向外拉拽引导杆支撑构件时，阻止引导杆支撑构件移动。抽采方法依据通过引导装置下入的大直径抽采筛管实施。本发明的有益效果是，引导装置能够确保抽采筛管被完全下入到钻孔主孔内；抽采方法利用下管引导装置下入大直径抽采筛管，大直径筛管不仅能够形成对钻孔主孔孔壁的支护，而且因管道直径明显增大，可有效提高瓦斯抽采效率3倍，利于降低抽采成本。

技术领域

本发明属于煤层气开发领域，具体涉及一种松软煤层分支钻孔下管引导装置与高效抽采方法。

背景技术

定向钻进技术已较为成熟，利用长钻孔抽采瓦斯是煤矿瓦斯治理的主要方向，但重庆地区煤炭赋存地质条件复杂，其所属煤层多为松软煤层，煤层硬度低，长钻孔施工完成后，若不采区有效措施对孔壁进行支护，钻孔孔壁垮塌严重，堵塞抽采通道、影响抽采效果。现有技术中，进行孔壁支护的常用方法是全孔段下入筛管，针对分支长钻孔，若直接下入筛管，不能保证筛管沿长钻孔主孔下入，筛管下入分支孔的风险较大，导致长钻孔主孔孔壁因无支护而垮塌，影响抽采效果。为确保筛管沿主孔下入，唯一的方法就是在下入筛管前，利用定向钻机沿长钻孔主孔下入下筛管用的专用钻杆，在钻杆中下入筛管，但是该方法存在两个较大的局限性：一是由于钻杆内径较小，在钻杆中下入筛管的尺寸受到限制，通常可下入的筛管外径尺寸为35mm，最大可下入的尺寸为40mm。二是由于长钻孔孔径一般为120mm，而下入筛管尺寸仅有35-40mm，长钻孔孔壁垮塌后，只有依靠筛管作为抽采通道，由于筛管内通径较小，导致瓦斯抽采量小，抽采效率低，抽采达标时间长。为此，需要一种能够下入更大尺寸筛管的方法，以达到既可对煤层分支钻孔孔壁形成较好支护，又能提高瓦斯抽采效率的目的。

发明内容

本发明的第一目的就是针对现有煤层分支钻孔中只能下入较小直径的抽采管，导致其既不能对孔壁形成良好支护，也严重制约抽采效率的不足，提供一种松软煤层分支钻孔下管引导装置，该装置包括引导杆和连接在前端的引导杆支撑构件，其借助下管专用钻杆将下管引导装置下入钻孔后，通过引导杆支撑构件的卡爪与钻孔孔壁固定，以便利用引导杆下入大直径抽采管，并通过大直径抽采管既能有效提高抽采效率，还能对孔壁形成良好支护，减少孔壁垮塌现象。本发明的第二目的是提供一种松软煤层分支钻孔高效抽采方法，该方法基于前述引导装置下入大直径抽采管，从而显著提高抽采效率。

为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。

一种松软煤层分支钻孔下管引导装置，包括引导杆和可拆卸连接在引导杆前端的引导杆支撑构件，引导杆支撑构件包括位于前端的弹性卡爪，弹性卡爪连接有用于自动撑开所述弹性卡爪的第一弹性元件；弹性卡爪的远端能够嵌入松软岩土层或松软煤层，以在通过引导杆向外拉拽引导杆支撑构件时，阻止所述引导杆支撑构件移动。

采用前述方案的本发明，由于引导杆支撑构件能够嵌入到松软岩土层或松软煤层中，从而形成与钻孔的固定；与引导杆支撑构件连接的引导杆由孔底延伸到孔口，以通过引导杆的引导下入抽采筛管，相对于现有技术中利用下筛管的专用钻杆下管而言，抽采筛管与钻孔孔壁之间没有了钻杆壁厚障碍，可显著增大下入的筛管直径，有效增大抽采通径，可显著提高抽采速度和抽采效率；同时，大直径的抽采筛管也能够对钻孔孔壁形成良好支护，消除或降低塌孔隐患。其中，引导杆与引导杆支撑构件的可拆卸连接，便于筛管全部下入后，拆除引导杆。可拆卸连接包括反向旋转拆卸的螺合连接，通过挤压弹性卡合构件解锁的卡合连接，以及L形滑槽与销轴配合的转位锁止连接等。