ICS73.040 CCS D 09 NB 中华人民共和国能源行业标准 NB/T11169—2023 煤矿井下瓦斯抽采长钻孔定向钻进技术规 范 Technical specification for directional drilling of long borehole for underground gas drainage in coal mines 2023-02-06发布 2023-08-06实施 国家能源局 发布 NB/T11169—2023 目 次 前言 II 1范围 2规范性引用文件 3术语和定义. 4钻进规程选取方法 4.1钻压（P） 4.2转速（N） 4.3泵量（Q） 5定向钻进一般流程. 6钻孔方向控制方法. 6.1孔底稳定组合钻具定向钻进技术 6.2孔底马达定向钻进技术 7工具面向角调整方法 8安全技术措施 NB/T11169—2023 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由煤矿瓦斯治理国家工程研究中心提出。 本文件由能源行业煤矿瓦斯治理与利用标准化技术委员会（NEA/TC27）归口。 本文件起草单位：安徽理工大学、淮南大屯注浆工程有限公司、山东省尚安矿业科技有限公司、安 徽恒源煤电股份有限公司、安徽大屯钻探工程有限公司、华能煤炭技术研究有限公司、安徽英酷重工科 技有限公司、安徽兴皖能源交通安全工程有限公司、中煤科工西安研究院（集团）有限公司、平安煤炭开 采工程技术研究院有限责任公司、兰州煤矿设计研究院有限公司、新疆大学、淮南矿业（集团）有限责 任公司、徐州工程学院。 本文件主要起草人：蔡峰、孙怀亮、高波、李永元、孙福龙、李朝、周洁、赵清全、栗磊、孙四清、 纪桐、孙国旗、孙岚坤、王圣程、李海鉴、胡庆辉、任波、杨洋、叶春辉、周小雨、周韬、计承富、汪 宏伟、赵海峰。 II NB/T11169—2023 煤矿井下瓦斯抽采长钻孔定向钻进技术规范 1范围 本文件规定了煤矿井下瓦斯抽采长钻孔定向钻进技术的术语和定义、钻进规程选取方法、一般流程、 钻孔轨迹控制方法、工具面向角调整方法以及安全技术措施。 本文件适用于煤矿井下瓦斯抽采长钻孔定向钻进施工作业。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 NB/T10356煤矿井下钻进防喷方法 煤矿安全规程 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 钻进规程 drillingparameters 钻压（P）、转速（N）和泵量（Q）钻进参数组合及其使用规范。 3.2 钻压drillingpressure 钻头作用于与其直接接触的另一物体上的力。 3. 3 泵量 pumpcapacity 在钻孔过程中，泵在单位时间内排出的、用于冲洗钻孔的液体体积流量， 3.4 冲洗液量 volumeofflushingfluid 单位时间内通过孔底和钻杆与孔壁间环状空间返回的冲洗液的体积流量。 钻进规程选取方法 X 4.1钻压(P) 4.1.1 一般原则 在选取钻压时的要求见式（1)： Po>do>to (1) 式中： 1 NB/T11169—2023 10 岩石抗压强度，单位为兆帕（MPa）： 钻进所需的单位压力，单位为兆帕（MPa）： 金刚石的抗压强度，单位为兆帕（MPa）。 4.1.2钻压经验公式 4.1.2.1PDC钻头 PDC钻头的钻压可根据式（2）确定。 P =(1~2)×m (2) 式中： P一一钻压，单位为于牛（kN）； m一一PDC钻头切削齿的质量。 4.1.2.2孕镶钻头 孕镶钻头的钻压可根据式（3）确定。 P= Pa×A' (3) 式中： P。一一单位压力推荐值，建议（5~10）MPa； 一钻头工作唇面与岩石的接触面积，单位为平方毫米（mm）。 4.2转速(N) 转速可根据钻头外周线速度确定。见公式（4）。 V=πDn/60 (4) 式中： 圆周线速度，单位为米每秒（m/s），一般孕镶钻头=（1.5～3）m/s，表镶钻头=（1~1.25） m/s，PDC钻头=（0.3～1.6）m/s; D一一钻头外径，单位为毫米（mm）； n一一钻头转速，单位为转每分钟（r/min）。 4.3泵量（Q) 泵量计算见公式（5）： Q = 6vA" (5) 式中： 9一一冲洗液量，单位为升每分钟（L/min）； 钻孔环状间隙上返流速，0.5<v<1.5m/s； A一一钻孔环状断面积，单位为平方厘米（cm）。（这两个符号在之前公式用过了含义不同） 5定向钻进一般流程 2 NB/T11169—2023 5.1按照设计的钻进规程、钻进参数开始钻进作业。 5.2钻进进尺3m，停钻，确定钻孔轨迹参数。 5.3若钻孔轨迹与设计轨迹基本相符，则继续钻进。若钻孔轨迹与设计轨迹不相符，重新设置钻进参 数，执行5.2。 5.4反复执行5.2、5.3，直到完成钻进施工作业。 6钻孔方向控制方法 6.1孔底稳定组合钻具定向钻进技术 6.1.1稳定组合钻进技术主要由短钻杆、稳定器和钻头按不同组合方式连接而成。 6.1.2通过在稳定器之间连接不同长度和直径的钻杆，从而组成不同的组合钻具，然后利用钻杆弯矩 形成的挠曲变形、给进力、自身重力、离心力等对与连接的钻头产生作用，达到使钻孔按设计轨迹下斜、 上仰或保直钻进的目的，有效控制钻孔轨迹。不同组合钻具的钻孔轨迹控制方法为： a）上仰稳定组合钻具（图1a））。在施工过程中，通过靠近钻头的稳定器支撑作用下，依靠钻 杆的自重使钻杆产生下弯变形，然后在离心力和钻压的综合钻用下，加剧钻杆的弯曲变形 从而使钻头对孔壁上方岩石产生切削，达到钻孔轨迹上仰的自的； b) 保直稳定组合钻具（图1b））。在钻杆上稳定器是等间距分布的，在钻进施工过程中钻头基 本上不会对孔壁产生切削作用，从而使钻孔按设计轨迹要求沿直线方向延伸。 c) 下斜稳定组合钻具（图1c））。在保直稳定组合钻具基础上，将靠近钻头的第一个稳定器后 移，增大钻头与其之间的距离，使钻具在自重作用下，产生向下的弯曲变形，对孔壁下方的 煤层产生切削，从而达到使钻孔轨迹下斜的目的。 a）上仰钻进 b）保直钻进 3 NB/T11169—2023 c）下斜钻进 标引序号说明： 1- 一钻头； 2- 一钻杆； 3一一稳定器。 图1组合钻具结构图 6.2孔底马达定向钻进技术 6.2.1 孔底马达主要由传动轴总成、万向轴总成、螺杆马达（转子、定子）总成、旁通阀总成四大部 分组成，结构见图2。 3 A 5 6 标引序号说明： 1- 一旁通阀总成； 2- 一螺杆马达总成； 一万向轴总成； 4一一传动轴总成： 5— 一钢管； 6- 一橡胶衬套； 7—一转子。 图2孔底马达主要结构 6.2.2随钻测量系统一般由下无磁钻杆、测量探管、上无磁钻杆、通缆式钻杆、通缆式送水器、通讯 电缆、孔口监视器等组成。随钻测量系统与定向钻机、孔底马达和钻头配套在一起，用于定向钻进的控 制和测量。系统连接见图3。 4