高压水射流钻孔旋切方法

高压水射流钻孔旋切方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及开采煤层气体处理方法，特别涉及高压水射流钻孔旋切方法。
【背景技术】
[0002]由于目前很多煤矿条件复杂，随着开采范围的扩大和开采深度的增加，煤矿瓦斯中H2S气体异常(即瓦斯中H2S气体的浓度远远>0.0006%)，严重影响到矿进煤炭资源的开发和工人的身体状况。
[0003]针对煤矿H2S气体严重超标的基础上，综合研宄了煤矿H2S的成因及治理方法。通过对工作面H2S涌出规律的研宄分析，现有技术中，确定以常用的钻孔后脉冲动压注碱水、喷洒碱水、及矿方提供的H2S抽放的治理方案，来降低H2S超限的效果，但钻孔抽放H2S效果不理想；若采用钻机施工大孔径钻孔，存在垮孔严重、排渣困难、成孔长度短以及钻机负荷大等技术问题，技术和经济上不可行。为保证煤层注水工程及H2S治理施工的顺利进行，安全性更高，特对高压水射流扩孔进行研宄，增大孔内煤体暴露面积，达到更理想的H2S治理效果，以保障煤矿的安全生产。

【发明内容】

[0004]有鉴于此，本发明的一个目的是提出高压水射流钻孔旋切方法，以解决现有技术中抽放H2S效果不理想、垮孔严重、排澄困难、成孔长度短以及钻机负荷大等技术问题。
[0005]本发明提出了高压水射流钻孔旋切方法，包括以下步骤:
[0006]步骤1、用钻机沿煤层走向进行钻孔，孔钻好后，退出钻杆；
[0007]步骤2、将连接有高压水扩孔射流器的高压钻杆放入步骤I所钻好的孔内；
[0008]步骤3、对第一个位置进行沿孔壁的垂直方向高压水射流旋切，使孔壁形成一条具有一定宽度和深度圆形缝槽；
[0009]步骤4、对指定位置进行步骤3中的高压水射流旋切；
[0010]步骤5、向所述缝槽注入碱水。
[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果包括:
[0012]本发明的高压水射流钻孔旋切方法，破坏了煤层钻孔内壁的结构，增大煤、岩体的暴露面积，提高透气性，在这种情况下注入碱水，使碱水与H2S更充分的发生中和反应。本发明解决并满足了工作面煤层注水要求，H2S治理效果更加明显，煤层H2S治理达到设计要求，保证了工作面的安全开采。本发明可应用于九层煤的复杂结构煤层。对各种复杂地质、高瓦斯集中区、卸压孔施工提供了借鉴。提高了施工的安全性，避免人身伤亡事故的发生。
[0013]为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。
【附图说明】
[0014]图1是本发明实施例的流程示意图。
【具体实施方式】
[0015]在以下详细描述中，提出大量特定细节，以便于提供对本发明的透彻理解。但是，本领域的技术人员会理解，即使没有这些特定细节也可实施本发明。
[0016]图1示出了高压水射流钻孔旋切方法的流程示意图。
[0017]如图1所示，公开了高压水射流钻孔旋切方法的实现方法，包括以下步骤:
[0018]S1、用钻机沿煤层走向进行钻孔，孔钻好后，退出钻杆；
[0019]S2、将连接有高压水扩孔射流器的高压钻杆放入步骤I所钻好的孔内；
[0020]S3、对第一个位置进行沿孔壁的垂直方向高压水射流旋切，使孔壁形成一条具有一定宽度和深度圆形缝槽；
[0021]S4、对指定位置进行步骤3中的高压水射流旋切；
[0022]S5、向所述缝槽注入碱水。
[0023]通过连接有高压水扩孔射流器的高压钻杆对钻孔内的指定位置进行高压水射流旋切，使孔壁形成一条具有一定宽度和深度的圆形缝槽，破坏了煤层钻孔内壁的结构，增大煤、岩体的暴露面积，提高透气性，在这种情况下注入碱水，使碱水与H2S更充分的发生中和反应。解决并满足了工作面煤层注水要求，H2S治理效果更加明显，煤层H2S治理达到设计要求，保证了工作面的安全开采。在具体的实施例过程中，本发明可用于九层煤的复杂结构煤层，宏观煤岩类型为半亮型煤，视密度1.4t/m3，煤质牌号为气煤。上分层结构简单，一般无夹矸，煤层厚度变化较大，从运输巷揭露煤层1.1-2.2m，厚度平均1.6m，下分层结构较复杂，煤厚平均2.4m，含有泥岩夹矸三层。九层煤上下分层间的夹矸为中砂岩，厚0.3-2.6m，其顶部含白色细砂岩，厚0.lm。工作面平均走向长1068m，斜长280m，九层煤煤层倾斜角为28。一39°，设计钻孔方位垂直煤层走向、角度28° — 39°、平均深度150m ;煤层软硬系数为3。
[0024]在一些说明性实施例中，所述高压钻杆连接有高压水泵，所述高压水泵提供高压水。
[0025]其中，在具体的实施例过程中，本发明的高压水进行旋切旋切方法，解决了含有H2S气体的煤层以小钻孔抽放难度大，钻孔内煤体暴露面积小的问题，注入碱水能更好的侵透到煤层，进行酸碱中和。
[0026]在一些说明性实施例中，所述高压水压力为20MPa — 30MPa。
[0027]其中，在具体的实施例过程中，优选的高压水压力为25MPa。
[0028]在一些说明性实施例中，所述高压水扩孔射流分为单头水射流、双头水射流、双头主副射流。
[0029]其中，在具体的实施例过程中，产生高压水扩孔射流的扩孔射流器由耐高压钻头体镶嵌乌金片同时单头水射流安装喷嘴、双头水射流喷嘴或双头主副射流喷嘴，向外喷射具有极尚能量的尚压水射流，在钻头的旋转下对钻孔孔壁进彳丁环形切割。
[0030]在一些说明性实施例中，所述第一个位置为所述孔的终孔位置。
[0031]其中，高压水流将切割下的煤体排出到孔外，可以防止大量煤渣积聚在孔内，造成卡钻的现象。
[0032]在一些说明性实施例中，所述指定位置为多个，设置在H2S含量大于0.0006 %的位置。
[0033]在一些说明性实施例中，所述步骤4中对指定位置进行高压水射流旋切，顺序为:从所述孔的底部沿轴向方向依次向孔口方向对多个指定位置进行旋切。
[0034]其中，进行高压水射流旋切的顺序由孔的底部沿轴向方向依次向孔口方向对多个指定位置进行旋切，高压水流将切割下的煤体排出到孔外，可以防止大量煤渣积聚在孔内，造成卡钻的现象。并且在高压水射流的压力下，煤体物理性质发生改变，原始应力重新分布。
[0035]在一些说明性实施例中，所述步骤5中注入碱水的方法为脉冲动压注入碱水，水压为 8MPa — 15MPa。
[0036]其中，钻孔内的H2S气体被注入的碱水大量中和稀释，其效果远远大于在钻孔内直接注入碱水的效果。
[0037]在一些说明性实施例中，所述孔半径为75mm。
[0038]在一些说明性实施例中，所述缝槽的所述宽度为50cm—60cm，所述深度为50cm。
[0039]其中，具有以上宽度和深度的缝槽，增大煤、岩体的暴露面积，提高透气性，减小煤层内部压力，增大钻孔注入碱水的范围和影响半径，在这种状况下进行注碱，使碱水与H2S更充分的中和反应。
[0040]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.高压水射流钻孔旋切方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、用钻机沿煤层走向进行钻孔，孔钻好后，退出钻杆； 步骤2、将连接有高压水扩孔射流器的高压钻杆放入步骤I所钻好的孔内； 步骤3、对第一个位置进行沿孔壁的垂直方向高压水射流旋切，使孔壁形成一条具有一定宽度和深度圆形缝槽； 步骤4、对指定位置进行步骤3中的高压水射流旋切； 步骤5、向所述缝槽注入碱水。
2.根据权利要求1所述的高压水射流钻孔旋切方法，其特征在于，所述高压钻杆连接有高压水泵，所述高压水泵提供高压水。
3.根据权利要求2所述的高压水射流钻孔旋切方法，其特征在于，所述高压水压力为20MPa—30MPao
4.根据权利要求1所述的高压水射流钻孔旋切方法，其特征在于，所述高压水扩孔射流分为单头水射流、双头水射流、双头主副射流。
5.根据权利要求1所述的高压水射流钻孔旋切方法，其特征在于，所述第一个位置为所述孔的终孔位置。
6.根据权利要求1所述的高压水射流钻孔旋切方法，其特征在于，所述指定位置为多个，设置在H2S含量大于0.0006 %的位置。
7.根据权利要求1所述的高压水射流钻孔旋切方法，其特征在于，所述步骤4中对指定位置进行高压水射流旋切，顺序为:从所述孔的底部沿轴向方向依次向孔口方向对多个指定位置进行旋切。
8.根据权利要求1所述的高压水射流钻孔旋切方法，其特征在于，所述步骤5中注入碱水的方法为脉冲动压注入碱水，水压为8MPa — 15MPa。
9.根据权利要求1所述的高压水射流钻孔旋切方法，其特征在于，所述孔半径为75mm。
10.根据权利要求1所述的高压水射流钻孔旋切方法，其特征在于，所述缝槽的所述宽度为50cm—60cm，所述深度为50cm。
【专利摘要】本发明涉及高压水射流钻孔旋切方法。本发明提出了高压水射流钻孔旋切方法，包括以下步骤：用钻机沿煤层走向进行钻孔，孔钻好后，退出钻杆；将连接有高压水扩孔射流器的高压钻杆放入步骤1所钻好的孔内；对第一个位置进行沿孔壁的垂直方向高压水射流旋切，使孔壁形成一条具有一定宽度和深度圆形缝槽；对指定位置进行步骤3中的高压水射流旋切；向所述缝槽注入碱水。本发明的高压水射流钻孔旋切方法，破坏了煤层钻孔内壁的结构，增大煤、岩体的暴露面积，提高透气性，在这种情况下注入碱水，使碱水与H2S更充分的发生中和反应。本发明可应用于九层煤的复杂结构煤层。
【IPC分类】E21B7-18
【公开号】CN104763335
【申请号】CN201510059628
【发明人】吴振虎, 王卫利, 吴华东, 徐成亮, 王振刚, 宋玉成, 陈德任, 郑辰, 赵娜, 许娟
【申请人】山东华坤地质工程有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月5日