[发明专利]煤矿井下近水平长钻孔定向钻进钻柱振动减阻方法

摘要

一种煤矿井下近水平长钻孔定向钻进钻柱振动减阻方法，包括常规定向钻进、振动发生器安装位置确定、振动减阻钻进施工方法等；并通过‑振动发生器安装位置根据激振力幅值以及钻柱尺寸和材料确定，引起前部并带动后部钻柱产生振动，同时振动产生的应力波在传递至随钻测量仪器及孔底钻具之前消失，不影响随钻测量仪器和孔底钻具的正常使用；由此，本发明实现了煤矿井下深孔定向钻进时钻柱的振动功能，将静摩擦力转化为动摩擦力，并且能够有效减少钻柱屈曲变形，从而大幅度减小钻进摩阻，并能与目前成熟的有缆通讯式钻杆实现信号传输，对于提高定向钻孔深度和深孔定向钻进效率具有重大意义。

主权项

1.一种煤矿井下近水平长钻孔定向钻进钻柱振动减阻方法，其特征在于包含如下步骤：步骤一、首先进行常规定向钻进过程，孔底钻头钻压通过钻机动力头向孔内压缩钻柱来施加，当有明显托压效应时提钻；步骤二、根据钻柱与地层摩擦系数、钻柱尺寸和材料性质以及所用流量下振动短节的推力大小确定一可通讯式振动发生器在所述钻柱上的安装位置；步骤三、根据所选安装位置，下入孔底钻具及一定数量通缆钻杆后安装可通讯式振动发生器，然后继续下钻至孔底；步骤四、缓慢开泵，小排量等待孔口返水，返水后调到正常钻进排量，控制好给进压力，给进力大于钻柱整体摩阻和钻头钻压的总和；步骤五、加钻杆重复步骤五，达到设计孔深后，提钻；所述可通讯式振动发生器包括依次连接的上通讯接手、上过渡接手、振动短节、柔性通讯线、下过渡接手和下通讯接手，所述上通讯接手和下通讯接手与煤矿井下定向钻进用通缆钻杆相连接，所述上过渡接手连接于上通讯接手和振动短节，所述下过渡接手连接于振动短节和下通讯接手，所述柔性通信线作为信号传输通道，轴向允许一定的余量以补偿振动短节的振动位移；所述振动短节由上接头、壳体、节流活塞、下接头和下壳体组成，所述壳体和下壳体前后连接，所述上接头的后端内腔设有连接至上过渡接手的锥形孔，前端伸入所述壳体的后端且设有供柔性通讯线贯通的上通孔，所述下接头的后端伸入下壳体以及壳体的前端，所述下接头的前端设有连接至下过渡接手的锥形部，且所述下接头设有供柔性通讯线贯通的下通孔，所述节流活塞为台阶状，且后端大径部滑动设置于壳体内，前端小径部伸入下接头内，所述小径部设有供柔性通讯线贯通的中通孔，其中，所述上通孔和下通孔的直径较大以供柔性通讯线的柔性伸缩，所述中通孔的直径较小以使柔性通讯线在内笔直伸展；所述节流活塞的小径部在中通孔的周围加工有多个贯通的节流孔，大径部的周缘设有多个倾斜贯通泄压孔，由此，所述节流孔使过流冲洗液在节流活塞前后端面建立压力差从而产生轴向推力，所述泄压孔使得过流冲洗液泄压从而减小轴向推力。