一种大口径瓦斯管道井施工方法与流程
1.本发明属于瓦斯井施工技术领域，尤其涉及一种大口径瓦斯管道井施工方法。
背景技术：
2.瓦斯突出是煤矿面临的安全问题之一，为了保证矿井的安全生产，减少瓦斯事故的发生，必须对瓦斯进行防治，现在部分矿井已经开始采用大口径瓦斯直排孔技术来防治瓦斯，由于该技术采用长距离钻进的方式，施工周期短，并且抽放效果好，已经开始在很多矿井中得到了广泛推广，已逐步成为矿井防治瓦斯的主要技术手段。以往类似工程施工均是将瓦斯抽放孔先行施工完工后，再通过联络巷的施工将原有巷道与瓦斯抽放孔进行连接，从而使得瓦斯抽放孔发挥作用，虽然这种施工方式可以完成瓦斯抽放的效果，但是在联络巷中连接管道井过程中往往需要焊接作业，这与煤矿回风巷中不得明火作业相驳。
技术实现要素：
3.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种施工方便，且可避免“泥浆溃巷”的大口径瓦斯管道井施工方法。
4.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种大口径瓦斯管道井施工方法，包括如下步骤，
5.步骤1：在硐室上方地表向下钻取上井孔，直至所述上井孔的下端到达基岩的上端即可，向所述上井孔内下入表层套管即可，继续经所述上井孔向下钻取中井孔，直至所述中井孔的下端与所述硐室上端之间的间距为10-30m 即可；
6.步骤2：向所述中井孔内下入上生产套管并对其进行固井处理；
7.步骤3：从所述硐室内由下向上钻取上端与所述中井孔对接的下井孔，并向所述下井孔内由下向上填入下生产套管，直至最上端的所述下生产套管的上端与最下端的所述上生产套管的下端对接，并对所述下井孔进行固井处理即完成大口径瓦斯管道井的施工。
8.其中，所述步骤1中上井孔和中井孔的钻井工艺包括如下步骤：
9.步骤1.1：在硐室上方中部的地表处向下钻取导向孔，直至所述导向孔的下端距硐室上端的间距为10-30m即可；
10.步骤1.2：在所述导向孔的上端进行扩孔形成第一扩孔段，所述第一扩孔段的深度达到基岩上端为止，所述第一扩孔段即为上井孔，并向所述上井孔内下入表层套管，并对表层套管固井；
11.步骤1.3：在所述上井孔的下端继续对所述导向孔进行扩孔，直至扩孔至所述导向孔的下端，且扩孔后形成第二扩孔段，所述第二扩孔段即为中井孔。
12.其中，所述步骤2具体包括如下步骤：
13.步骤2.1：向所述第二扩孔段内下入上生产套管，直至所述上生产套管上端的位置与所述表层套管上端的位置接近；
14.步骤2.2：向所述上生产套管与所述第二扩孔段和表层套管之间的环隙内注入水
泥浆固井；
15.步骤2.3：向所述中井孔底部下入钻头以扫除渗入到其底部的水泥浆，然后提浆以将所述中井孔的底部清理干净。
16.其中，所述步骤3具体包括如下步骤：
17.步骤3.1：在所述中井孔底部的中部通过空气钻孔的方式钻取与所述硐室内部贯通的巷孔；
18.步骤3.2：从所述中井孔的底部通过淋水钻孔的方式对所述巷孔进行预扩孔处理；
19.步骤3.3：从所述硐室内所述巷孔经由下向上进行反向扩孔，直至扩孔至与所述中井孔的下端对接即完成下井孔的施工；
20.步骤3.4：从所述硐室内向所述下井孔内由下向上填入下生产套管，且最上端的所述下生产套管与最下端的所述上生产套管对接，直至所述下井孔内最下端的下生产套管伸出至所述硐室内即可；
21.步骤3.5：向所述下井孔与所述下生产套管之间的环形间隙内注入水泥浆进行固井即可。
22.其中，所述导向孔的深度为其下端距所述硐室上端的间距为18-22m。
23.其中，所述步骤3.2中淋水钻孔的淋水量以保持钻孔处湿润即可。
24.其中，所述步骤3.5中所述下生产套管与下井孔之间的环形间隙注入水泥浆固井的方式是：在所述环形间隙的下端设置模板进行封堵围合形成环形腔室，向所述腔室内压注水泥浆直至水泥浆填满，待水泥浆凝固后将模板拆除即可。
25.其中，最下端的所述上生产套管与最上端的所述上生产套管之间通过丝扣连接。
26.其中，所述上井孔的孔径大于所述中井孔的孔径，且二者同轴分布。
27.其中，所述下井孔的孔径与所述中井孔的孔径相等，且二者同轴分布。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明方案中的导向孔、第一扩孔段和第二扩孔段均通过泥浆作为钻井液进行钻孔，但在后期下井孔的施工过程中为了避免泥浆灌入硐室，故巷孔利用空气钻探技术进行钻孔，其需要利用泥浆和水，而在对巷孔进行预扩孔处理时，其通过淋水钻孔的方式进行钻孔，其淋水量仅保持钻孔部位湿润(便于钻孔，同时还可对钻头进行冷却)，但其用水量相对较少，故其不会出现“泥浆溃巷”的风险，另外，在后期下生产套管入井以及与所述上生产套管对接时对接方便，无需动火焊接，其安全性更佳。
附图说明
29.图1为本发明实施例中第一步的施工示意图；
30.图2为本发明实施例中第二步的施工示意图；
31.图3为本发明实施例中第三步的施工示意图；
32.图4为本发明实施例中第五步的施工示意图；
33.图5为本发明实施例中第六步的施工示意图；
34.图6为本发明实施例中第七步的施工示意图；
35.图7为本发明实施例中第七步的施工后的示意图；
36.图8为本发明实施例中第八步和第九步的施工示意图；
37.图9为本发明实施例中第十步的施工示意图。
38.图中：1硐室、2上井孔、3基岩、4表层套管、5中井孔、6上生产套管、7 下井孔、8下生产套管、9导向孔、10巷孔，11反向钻头。
具体实施方式
39.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
40.本发明公开一种大口径瓦斯管道井施工方法，包括如下步骤，
41.步骤1：在硐室1上方地表向下钻取上井孔2，直至所述上井孔2的下端到达基岩3的上端即可，向所述上井孔2内下入表层套管4即可，继续经所述上井孔2向下钻取中井孔5，直至所述中井孔5的下端与所述硐室1上端之间的间距为10-30m即可；
42.步骤2：向所述中井孔5内下入上生产套管6并对其进行固井处理；
43.步骤3：从所述硐室1内由下向上钻取上端与所述中井孔5对接的下井孔7，并向所述下井孔7内由下向上填入下生产套管8，直至最上端的所述下生产套管8的上端与最下端的所述上生产套管6的下端对接，并对所述下井孔7进行固井处理即完成大口径瓦斯管道井的施工。
44.其中，所述步骤1中上井孔2和中井孔5的钻井工艺包括如下步骤：
45.步骤1.1：在硐室1上方中部的地表处向下钻取导向孔9，直至所述导向孔9的下端距硐室1上端的间距为10-30m即可；
46.步骤1.2：在所述导向孔9的上端进行扩孔形成第一扩孔段，所述第一扩孔段的深度达到基岩3上端为止，所述第一扩孔段即为上井孔2，并向所述上井孔2内下入表层套管4，并对表层套管4固井；
47.步骤1.3：在所述上井孔2的下端继续对所述导向孔9进行扩孔，直至扩孔至所述导向孔9的下端，且扩孔后形成第二扩孔段，所述第二扩孔段即为中井孔5。
48.其中，所述步骤2具体包括如下步骤：
49.步骤2.1：向所述第二扩孔段内下入上生产套管6，直至所述上生产套管 6上端的位置与所述表层套管4上端的位置接近；
50.步骤2.2：向所述上生产套管6与所述第二扩孔段和表层套管4之间的环隙内注入水泥浆固井；
51.步骤2.3：向所述中井孔5底部下入钻头以扫除渗入到其底部的水泥浆，然后提浆以将所述中井孔5的底部清理干净。
52.其中，所述步骤3具体包括如下步骤：
53.步骤3.1：在所述中井孔5底部的中部通过空气钻孔的方式钻取与所述硐室1内部贯通的巷孔10；
54.步骤3.2：从所述中井孔5的底部通过淋水钻孔的方式对所述巷孔10进行预扩孔处理；
55.步骤3.3：从所述硐室1内所述巷孔10经由下向上进行反向扩孔，直至扩孔至与所
述中井孔5的下端对接即完成下井孔7的施工；
56.步骤3.4：从所述硐室1内向所述下井孔7内由下向上填入下生产套管8，且最上端的所述下生产套管8与最下端的所述上生产套管6对接，直至所述下井孔7内最下端的下生产套管8伸出至所述硐室1内即可；
57.步骤3.5：向所述下井孔7与所述下生产套管8之间的环形间隙内注入水泥浆进行固井即可。
58.其中，所述导向孔9的深度为其下端距所述硐室1上端的间距为18-22m。
59.其中，所述步骤3.2中淋水钻孔的淋水量以保持钻孔处湿润即可。
60.其中，所述步骤3.5中所述下生产套管8与下井孔7之间的环形间隙注入水泥浆固井的方式是：在所述环形间隙的下端设置模板进行封堵围合形成环形腔室，向所述腔室内压注水泥浆直至水泥浆填满，待水泥浆凝固后将模板拆除即可(具体的固井方式可参阅文献号为cn214836253u《一种大口径钻井同径分段下管的固井装置》中所公开的固井装置进行固井)。
61.其中，最下端的所述上生产套管6与最上端的所述上生产套管6之间通过丝扣连接。
62.其中，所述上井孔2的孔径大于所述中井孔5的孔径，且二者同轴分布。
63.其中，所述下井孔7的孔径与所述中井孔5的孔径相等，且二者同轴分布。
64.实施例
65.有一电缆孔，硐室顶部距地表深度为530m,故设计孔深530m、下入φ720
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20mm生产套管、基岩层上端距地表50m，该孔施工共分为以下几步完成：
66.第一步：利用φ311钻头配合φ194螺杆钻具及mwd随钻定向仪器在硐室上方地表进行导向孔施工，导向孔终孔孔深510m，其中510-530m为硐室顶部预留承压层，用来承受前期施工过程钻孔内的液柱压力，防止溃巷；
67.第二步：分别采用ф960mm、ф1400mm组合牙轮钻头对所述导向孔的上端进行扩孔(第一扩孔段)，扩孔深度为55m，下入φ1140
×
20mm表层套管，并对表层套管进行水泥固井；
68.第三步：采用ф960mm组合牙轮钻头继续下钻并扩孔至510m深处(即第二扩孔段，其扩孔至导向孔的下端)，下入φ720
×
20mm上生产套管，在上生产套管的最下端预留母丝扣(用来后期与下生产套管上端的公丝扣对接)，并对上生产套管固井侯凝；
69.第四步：侯凝结束后，下入钻头对渗入到第二扩孔段内底部的水泥进行孔内扫水泥作业，扫水泥至510m深，利用提桶提净孔内泥浆；
70.第五步：利用ф340mm空气潜孔锤施工510-530m孔段(钻取巷孔，巷孔下端与硐室贯通)，实现“干孔透巷”贯通硐室；
71.第六步：利用ф660mm组合钻头对510-530m孔段进行扩孔(预扩孔)，扩孔期间使用向孔内淋水的方式用来冷却钻头，岩屑落入硐室内；
72.第七步：在硐室内将ф960mm组合钻头倒置安装，通过钻具连接向上提钻过程中进行回转，实现常规钻机反向扩孔功能(反向钻头11由下往上钻井扩孔)，将510-530m孔段扩孔至ф960mm(其与第二扩孔段同轴同径贯通，即边缘对齐)；
73.第八步：在硐室内将每段1.5m长的φ720
×
20mm的下生产套管通过丝扣连接21.5m，并在最上端的下生产套管上端预留公丝扣；
74.第九步：利用上提法将下生产套管提升至510m处与上部母丝扣进行对接 (具体对接方法可参考文献号为cn113445937a《一种大口径钻井内套管对接施工方法》)，而下生产套管的下端伸出至硐室内预留1.5m，并在端部设置法兰(后期用来与巷道内瓦斯管道对接)；
75.第十步：对510-530m孔段与φ720
×
20mm生产套管外壁间进行水泥固井(固井方式可参阅文献号为cn214836253u《一种大口径钻井同径分段下管的固井装置》中所公开的固井装置进行固井)，固井完成后即完成大口径瓦斯管道井施工。
76.本实施例所提供的大口径瓦斯管道井施工方法，其可避免钻井泥浆溃入到硐室内。
77.应该指出，上述详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
78.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
79.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
80.同时，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
81.此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
82.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在......之上”、“在......上方”、“在......上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。
83.例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在......上方”可以包括“在......上方”和“在......下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
84.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡
熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
