[发明专利]一种煤矿井下定向孔近距离多分支侧钻钻具及钻进方法

说明书

本发明公开了一种煤矿井下定向孔近距离多分支侧钻钻具及钻进方法，该钻具包括导向钻具和能够插入导向钻具内的柔性分支钻具；导向钻具内壁上设置有一段定位槽，导向套管管壁上设置有供柔性分支钻具伸出的导向口；柔性分支钻具包括依次连接的内钻杆、定位接头、连续管、弯接头和喷头，定位接头包括接头管体、沿接头管体径向设置的定位键和用于调整定位键径向位置的定位键调整件；本发明通过调整导向钻具姿态，可以精准控制开分支方向，在导向钻具引导下，可沿钻孔径向任意方向进行侧钻分支；而且分支孔数量和间距不受预留分支点影响，可确保各分支孔有效搭接，避免了灾害防治空白带。

技术领域

本发明属于煤矿井下坑道钻探技术领域，具体涉及一种煤矿井下定向孔近距离多分支侧钻钻具及钻进方法。

背景技术

煤矿井下定向孔具有轨迹控制精高、一孔多分支、目标地层延伸距离长、覆盖范围广等优点，可进行超前、区域、精准灾害隐患探查和治理，在煤矿安全生产中发挥着重要作用。

煤矿井下定向孔一般包括主孔和分支孔两部分，其中分支孔是提高钻孔覆盖范围，确保灾害防治无盲区的关键。目前煤矿井下定向孔主要采用无孔底侧钻分支工艺、慢速磨削开分支法进行分支孔施工，其存在以下不足：

第一，需预留分支点。侧钻分支点应选在钻孔倾角连续增长段，定向孔主孔施工时就需要连续造斜，预留好分支点。

第二，分支孔间距大。由于只能在预留分支点处开分支，而受定向孔轨迹控制影响，每隔50～80m才能预留一个分支点，因此分支孔间距一般为50～80m，无法保证分支孔的相互搭接，容易产生空白带。

第三，侧钻分支效率低。侧钻分支时，主要依靠定向钻头侧切削刃刮削孔壁下侧，使主孔产生小的台阶，并不断增大，最终从主孔脱离形成分支孔。当给进速度太快或者给进速度不稳定时，台阶形成困难，容易导致侧钻分支失败，因此为了保证侧钻分支成功率，需要严格控制给进速度，侧钻分支效率相对较低，尤其是岩层侧钻分支往往需要耗时几个小时，甚至需要几天。

第四，分支孔无法下入筛管护孔。为确保钻孔后期灾害防治效果，需保持钻孔始终畅通有效，虽然目前已可实现定向孔的主孔筛管护孔，但是分支孔仍主要采用裸孔完孔，坍塌报废可能性大。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种煤矿井下定向孔近距离多分支侧钻钻具及钻进方法，解决了目前煤矿井下灾害防治定向孔需预留分支点、分支孔间距大、侧钻分支效率低、分支孔无法下入筛管护孔等问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种煤矿井下定向孔近距离多分支侧钻钻具，该钻具包括导向钻具和能够插入导向钻具内的柔性分支钻具；所述导向钻具内壁上设置有一段定位槽，导向套管管壁上设置有供柔性分支钻具伸出的导向口；

所述柔性分支钻具包括依次连接的内钻杆、定位接头、连续管、弯接头和喷头；所述定位接头包括接头管体、沿接头管体径向设置的定位键和用于调整定位键径向位置的定位键调整件；所述接头管体两端分别与内钻杆、连续管连接，接头管体的管壁上设置有供定位键沿径向移动的通孔；

所述定位键上设置有限位块，定位键的端部与所述外套管上的定位槽匹配；所述定位键调整件上设置有沿接头管体轴向延伸的滑槽；所述定位键一端通过第一弹性件与接头管体内壁连接，定位键另一端穿过所述滑槽与通孔对应；所述定位键调整件夹设在接头管体内壁与限位块之间，且定位键调整件能够沿接头管体轴向来回移动；限位块挤顶在定位键调整件的调整面上，所述调整面上设置有一段凹向通孔方向的内凹面。

具体的，所述定位键调整件包括滑套段和定位键调整段，所述滑套段包括一端设置有凸缘的套筒和套设在套筒上的第二弹性件，第二弹性件的两端分别挤顶在套筒的凸缘和接头管体内壁的凸台上；定位键调整段由两个并列连接在套筒端部的调整板组成，两个调整板之间设置有一定间距，该间距形成所述的滑槽。