科创中国

我国70%煤层是复杂煤层，瓦斯（煤层气）含量高、透气性低、构造复杂。高效开发煤层瓦斯，既能利用煤层气，又能消除瓦斯灾害，对实现煤炭安全生产、保障国家能源发展战略具有重要意义。当前密集钻孔和水力割缝措施影响范围小，增透范围有限、工程量大、成本高；水力压裂技术因受原生地应力束缚，易形成单一裂缝和增透空白带等问题。为解决该难题，团队建立了复杂煤层均衡增透理论，并基于该理论率先提出水力喷射自进式树状钻孔均衡增透的新方法，即通过软管将高压水输送至喷头形成高压水射流，使用前喷嘴射流高效破岩成孔、后喷嘴射流扩孔并提供反推力，带动喷头和软管在穿层钻孔中通过转向器，完成极小转弯半径可控转向钻孔，形成以穿层钻孔为主干、以转向钻孔为分支的树状孔网，利用地应力诱导分支钻孔间裂隙连通，形成大范围网络裂隙，实现煤层均衡增透、煤层气高效开采；并自主研发出自进式组合射流钻头、极小转弯半径转向器、压力流量控制系统等树状钻孔增透成套技术及装备，已在重庆能投集团、平煤集团等矿区推广应用，开辟了煤矿区煤层气井下高效抽采新模式。该成果获得重庆市科技进步一等奖、河南省科技进步一等奖。

此外，依托该套装备还形成了自进式水射流钻孔疏通技术，主要用于解决煤矿瓦斯抽采钻孔塌孔、堵塞等导致瓦斯抽采流量衰减的问题。该技术中的自进式组合射流钻头可破碎钻孔内的堵塞物，快速疏通瓦斯抽采钻孔（亦可用于疏通其他类型管道及孔洞等）。该技术所需自进式组合射流钻头、柔性软管推进机构、同步伸缩绞盘等关键配套装置已形成成套集成装备，并实现了智能化、安全化、精准化要求