[摘 要] 在我国，煤层气的储量相当的丰富，在日常生活中对于煤层气的使用也是相当的广泛，因此，我们就提高开采技术和提高生产效率来保证气体的开发使用。在本文中我们就超短半径这种新技术的研究，应用在现有的煤气开采当中，文章中还会着重介绍超短半径水平钻井技术的使用原理和相关的注意事项。

　　我国地域广阔，煤矿的分布也有很大的区别，一般的煤层与工程中的地基开挖方法相识，但是有些煤储层的构造较为复杂，在气体的开采过程中极易出现漏气的现象，在岩层中产生很多缝隙，对于开采带来了很大的安全危害，因此我们在很小的范围内的开采模式的方法就被学者不断研究。由于内部的水压力不同，使用超短半径水平技术就很适用，下面我们就煤层气开采中常用的超短半径水平钻井技术进行讨论。

　　超短半径水平井钻井技术系统主要包括地面设备和井下工具两部分： 地面设备主要为常规的修井机车、高压水射流发生装置、缆绳车和计算机监控设备， 分别用来提供水力破岩、井下工具的动力、下钻具以及控制钻井速度； 井下工具包括水力破岩钻头及与之连接在一起的生产管、转向系统（斜向器） 及控制机构等。对于超短半径径向水平井钻井系统， 地面设备和井下工具中的生产管均是标准件， 因而转向系统、水力破岩钻头及控制机构是整个钻井系统的关键。

　　本技术在工程施工程序。放机具――钻机就位――水平调平――送风――钻至设计深度――送水――提升搅拌――提升至地平――停止加水――复搅1/3桩长――提升至地平――停风――钻机旋转――重复循环。

　　在准备开始超短半径水平钻井的施工过程之前，要对场地进行平整处理，将一些不平整和坑洼地带填平，再将煤层米博体育平台基础下方的一些杂物清理干净。如遇到土质过于松软和持力层无法达到设计要求，就要进行土质的换填，沟塘处需打超短半径水平钻井，应考虑抽水、清淤回填及平整。

　　根据设计方提供的图纸中，设定图施工范围内在10米的范围内设定钻井定位，然后再使用钢尺放线，严格的按照施工图纸进行。在完成这些工作以后就要将完成的任务报给监理审查复核。

　　根据场地的要求，将水平钻井机放置在不同的点位上，保证场地内的施工条件符合机械的运行模式，并且保证机械设备的随时可使用性。

　　对于摩擦型超短半径水平钻井达到设计深度时可停止钻进；对于端承型超短半径水平钻井必须要穿透软弱土层到达强度相对较高的持力层，并深入硬土层50cm。持力层深度除根据地质资料外，还应根据钻进时电流表的读数来确定，当下钻速度在0.5m/min（最慢一档速度）时电流表电流值达70A以上并伴有钻头跳动现象时表明钻头已深入持力层，如能持续50cm以米博体育 米博官网上则表明钻头已深入持力层应停止钻进。如软土层厚度与设计桩长不符时，应遵循以下原则：

　　a、如达到设计开挖深度，软土层仍未穿透时，应继续钻进，直至深入下卧硬层50cm。

　　b、如未达到设计开挖深度，而钻杆钻进又十分困难时，至少应深入硬层100cm。

　　在超短半径水平钻井中通过水化反应和大量的物理反应后，生成一些不憎水的胶体颗粒，这些胶体颗粒会暴露在空气中不断的脱水和风干，在强度上会逐渐的提升，这在另一方面提升了煤层的强度和整体性，这样空气中的水汽就无法进入混凝土内部，有效的保护了开采过程中人员和财产的安全。

　　（6） 超短半径水平钻井要保持连续性，中途不能出现停滞不钻的情况，一旦出现会有断层的情况发生，必须保证断层在施工中通过抢修保证连续性，另外超短半径水平钻井在深度的控制上要对标志有所控制，对于施加的压力也要实时监控。

　　（2）开始施工前要打试验桩，根据不同的地质情况，合理选择钻机的档位，再确定开挖的深度和开挖半径。

　　（3）控制好钻孔的深度及钻井频率，保证开挖的深度，成孔后必须打入持力层50厘米，禁止在未钻至设计深度的情况下钻机提升作业。

　　（4）要定时检查超短半径钻井开挖的成孔直径，针对使用的钻头必须随时检查，要求钻头磨损量不得大于1厘米。

　　（5）钻井机一定要配有水泥计量装置，在施工中及时记录好水泥的瞬时喷入量与累计喷入量，当发现喷灰量不足要进行整桩复打，复打的喷灰量不能小于设计用量。遇到停电，机械故障等原因中断开挖，当恢复开挖时，其重叠孔段长度应大于1米。

　　（6）在桩身上部1/3桩长的范围内，施工中应严格进行重复搅拌，要使水泥和土充分拌和，提高上部桩身强度，使其符合荷载的传递规律。

　　（7）为了防止水泥飞扬造成污染，在钻头提升至地面以下0.5米时，喷灰机应停止喷灰，并使钻机迅速换挡下钻，上部0.5米范围内要用人工回填粘土并压实。

　　（8）在施工中要认真填写好原始记录，为了保证机械设备完好与人身安全，严禁违章操作。

　　在使用超短半径水平掘进的过程中，必须设置相应的桩体保持孔洞内的安全，对于桩体的强度就有一定的要求，对于出现的问题也要及时处理。

　　当钻井生成的桩体的偏位超过规定时，通常是要进行补强处理，补强的方法依据要根据偏位大小而异来定，针对特大偏位，如偏位一倍桩径以上的时候，要在原桩位重新补桩，如偏位较小时，要根据实际偏位在偏位桩附近补一根桩。

　　在桩底没有达到原设计标高时，原则上是要在此桩附近按原设计深度补打一个新桩。如钻井的深度不到设计深度会出现气体泄漏的现象，对于场地有严重的安全危害。

　　某桩桩顶段如有搅拌不均匀，强度低及桩体表面不整齐等缺陷时，则应将该段桩截掉，截掉长度比有缺陷桩长度长出10～20厘米，再将截断表面清扫整洁，再用水充分湿润，然后再用1：2～1：3水泥砂浆将桩接至设计标高。

　　桩身缺陷是指桩的顶端以下存在有断桩、缩颈、强度低、体形不均匀等缺陷，一般是要在缺陷桩附近补打一根桩。

　　当一般缺陷桩集中在某一区域内，这样在该区域补桩比较困难，可以考虑改变基础形式。

　　在超短半径水平钻井技术中，选用水压破岩钻头，这种钻头是在水平掘进中重要的机械构件，它可以在最短的时间内通过钻岩形成水平孔洞，为后后期的桩的形成做出基础。我国现阶段常规采用的水压破岩钻头主要有多喷嘴组合钻头和单喷嘴叶轮旋转射流钻头两种。多喷嘴组合钻头在水压破岩钻头外形呈半球形凸起状， 在凸出的球体表面于球体外的中心区域有一定的距离，并在上端附有多个圆形喷嘴，每个喷嘴都以适当的角度导引射流冲击到钻头前面某一区域的岩石上， 依靠水压的射流力使得岩石破碎并且进一步将岩石冲蚀。形成一个满足钻杆进入而继续向前钻米博体育平台进的水平井眼。这种钻头的缺点是： 球体上附着的喷嘴多， 单个喷嘴喷口小， 因而对泵的压力和排量要求高，在机械的功率上有较大的要求；而且在喷出的射流冲击区域面积也较为有限， 工作阶段水压击破的岩层面积小，深度浅，工作的效率相对较低， 成孔面积小，在后期成桩施工中造成了一定的难度；对喷嘴的布置和安置角度需要进行精心设计方可钻出满足要求的井眼。单喷嘴旋转射流破岩钻头结构。这种钻头是在锥形喷嘴内置一个导向元件， 使得钻井液在导向元件的导引下， 沿一定的轨迹旋转前进， 经过喷嘴内腔收缩并加速后， 以极高的速度射出喷嘴出口， 离开喷嘴后， 在压差与离心力共同作用下， 形成旋转的向外扩散的一种空心状射流体。在离开喷嘴的任一射流截面上都存在着一个射流密度和能量最大的圆环面积， 使岩石在射流纵向冲击和横向剪切的作用下， 呈环型分布状带不断磨削来实现破岩钻孔的效果。这种钻头的缺点是射流的旋流强度和破岩效率受制于导向元件和喷嘴的结构， 对于构件的要求较高，在后期工作状态中，一旦出现损坏，更换配件的难度较大。为了增强射流的旋流强度， 可以使射流冲击力降低， 破岩效率降低，增强射流的冲击能力， 则射流旋流强度低， 成孔直径小， 这样就很不利于继续在煤层中进一步钻进，对于钻井中产生的废气物也很难运送出来，给施工带来了很多的困难。

　　鉴于两种钻头的优缺点，为了保证钻头前面的岩石得到充分的破碎后钻头和钻杆向前运动的可行性，施工者必须在机械上设有速度控制机构。对于超短半径钻井的自旋转自进式射流破岩喷头而言， 发动机的转速越低， 射出高压水流的形状越好， 噪声相应减小， 越能提高喷头旋转的运行可靠性； 发动机转速越低， 高压水流射流越稳定， 射流能量也越能均匀地分布在打击截面上， 从而使打击面积连续， 通过这样射击出的水源形成的孔洞，相较于之前更加规则，大大的提高了钻井过程中的工作效率。因此限速装置的改进， 是水力破岩钻头破岩效率提高又一关键举措之一。

　　本文中提出了超短半径水平钻井技术的使用原理和施工中的一些方法，就这些施工的技巧在具体的施工中还是不能满足要求，就衍生出了一些其他配合的施工方法。我国对超短半径水平钻井的使用还在不断的完善和提高的阶段，就一些不足之处还会有一定的改进，旨在做到对煤层气的开采方法的加强和施工的降低施工中的难度，同时还要达到安全的目的。

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