CN113719237B - 一种碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合及方法，包括依次相连的定向钻头、前置测量短节、无磁过线螺杆钻具、后置测量短节和中心通缆钻杆；前置测量短节用于近钻头位置钻孔倾角、工具面向角和地层自然伽马放射性强度的测量；无磁过线螺杆钻具用于给定向钻头提供碎岩动力，并将前置测量短节的测量数据通过无磁过线螺杆钻具侧壁通信组件输送至后置测量短节；后置测量短节用于前置测量短节测量数据接收和钻孔方位角的测量；中心通缆钻杆用于孔底测量数据的上传。通过本发明的技术方案能有效提高碎软薄煤层瓦斯抽采钻孔成孔深度和成孔率，缩短瓦斯治理周期，降低瓦斯治理成本。
Description
技术领域
本发明属于煤矿井下瓦斯抽采领域，具体涉及一种碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合及方法。
背景技术
薄煤层在我国分布广泛，主要指的是厚度小于1.3m的煤层，约占我国煤炭资源储量的20％。为了提高煤炭的回采率，我国规定厚度大于0.8m以上煤层必须开采，厚度小于0.8m的煤层鼓励开采。然而，碎软薄煤层瓦斯治理成为制约其安全高效开采的主要难题，原因在于碎软薄煤层瓦斯抽采钻孔成孔深度浅、成孔率低。
由于碎软薄煤层厚度小、起伏变化大，常规回转钻进技术施工钻孔轨迹不可控，容易触顶或者触底，导致瓦斯有效抽采孔段少，而目前常用的随钻测量***主要采集的钻孔倾角、方位角和工具面等参数，用于指导钻孔轨迹调整，并单纯依靠钻孔返水变化情况来判断钻遇地层情况，难以实现对地层岩性和煤岩界面的精确判识。其次，随钻测量探管距离钻头约6m布置，钻孔轨迹调控存在滞后，钻头极易钻出薄煤层，造成开分支孔作业困难，难以保证钻孔轨迹沿薄煤层精确延伸。此外，井下定向钻进技术采用清水作为冲洗液，对碎软薄煤层孔壁的冲刷扰动较大，导致塌孔、喷孔事故频发，难以适应于碎软薄煤层长距离成孔需要。
发明内容
针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供一种碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合及方法，克服现有定向钻具组合在碎软薄煤层瓦斯抽采钻孔施工中存在的技术缺陷和问题，实现了瓦斯抽采钻孔轨迹沿薄煤层长距离精确延伸，同时降低了钻孔塌孔、喷孔的几率，提高了碎软薄煤层成孔深度和成孔效率，解决了现有技术中存在的缺陷问题。
为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：
一种碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合，包括从下到上依次相连的定向钻头、前置测量短节、无磁过线螺杆钻具、后置测量短节和中心通缆钻杆；
所述前置测量短节包括中心通孔的传动中心轴、套在传动中心轴外的前置测量短节外管以及设在前置测量短节外管上的通讯测量单元；所述无磁过线螺杆钻具包括中心动力单元、套在中心动力单元外的无磁钻具外管、嵌设在无磁钻具外管内的通信电缆组件、通信短节外管以及设在通信短节外管内的侧壁转中心通信短节；所述后置测量短节包括中心通信测量单元以及套在其外的后置测量短节外管；所述中心通缆钻杆包括中心线缆和钻杆外管；
所述定向钻头、传动中心轴和中心动力单元依次相连；所述前置测量短节外管、无磁钻具外管、通信短节外管、后置测量短节外管和钻杆外管依次相连；所述通讯测量单元、通信电缆组件、侧壁转中心通信短节、中心通信测量单元和中心线缆依次连通。
本发明还包括如下技术特征：
可选的，所述通讯测量单元用于测量近钻头位置钻孔倾角、工具面向角和地层自然伽马放射性强度；包括依次相连的通讯接头、通讯电缆、信号传输单元、稳压单元、工程参数测量单元和方位伽马测量单元；所述稳压单元能给信号传输单元、工程参数测量单元和方位伽马测量单元供电，所述通讯接头设在前置测量短节外管端部能与无磁过线螺杆钻具通讯。
可选的，所述传动中心轴前端设有传动接头以与定向钻头连接，传动中心轴能将无磁过线螺杆钻具输出的动力传递给定向钻头；所述前置测量短节外管内壁设有耐磨橡胶涂层。
可选的，所述中心动力单元包括依次相连的传动轴、万向轴和螺杆马达；所述无磁钻具外管包括依次相连的套在传动轴外的传动轴外管、套在万向轴外的万向轴外管以及套在螺杆马达外的螺杆马达外管。
可选的，所述前置测量短节外管和传动轴外管连接处、传动轴外管和万向轴外管连接处、万向轴外管和螺杆马达外管连接处、螺杆马达外管和通信短节外管连接处均设有跨接头通信组件，以构成通讯测量单元、通信电缆组件和侧壁转中心通信短节之间的有线通讯传输通道；
可选的，所述跨接头通信组件包括两个相对的绝缘橡胶环，在绝缘橡胶环I上设有环形槽I，在绝缘橡胶环II上设有环形槽II；环形槽I内设有公滑环且在公滑环和环形槽I槽底之间设有高强度弹簧，环形槽II内设有母滑环；公滑环和母滑环配合接触，且公滑环和母滑环分别连接有伸出两个绝缘橡胶环的跨接头电缆。
可选的，所述螺杆马达包括设在螺杆马达外管内壁的定子和设在定子内的转子。
可选的，所述通信电缆组件包括通信电缆，还包括由内向外依次包覆在通信电缆外的耐磨橡胶覆盖层、防护金属管和耐磨合金涂层。
可选的，所述后置测量短节的中心通信测量单元包括依次相连的信号接收单元、方位测量单元和信号发射单元；所述方位测量单元能测量钻孔方位角，信号接收单元连接所述侧壁转中心通信短节并能向其供电，还能接收前置测量短节传输的近钻头测量信息，信号发射单元通过中心通缆钻杆向孔口传输孔内测量数据；后置测量短节通过孔口防爆计算机进行供电；
所述信号接收单元和后置测量短节外管之间设有扶正器，信号发射单元和后置测量短节外管之间设有固定环；固定环用于中心通信测量单元的固定，扶正器用于中心通信测量单元的扶正。
一种碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工方法，其特征在于，该方法通过所述的施工钻具组合实现；包括以下步骤：
步骤一：钻孔轨迹参数和地层自然伽马放射性强度测量：钻进过程中，利用前置测量短节中工程参数测量单元进行近钻头位置孔段钻孔倾角和工具面向角的测量，获取钻孔轨迹在竖直方向上的变化情况；利用前置测量短节中的方位伽马测量单元进行近钻头位置地层自然伽马放射性强度测量；方位伽马测量单元上方地层的自然放射性强度用上伽马值表示，方位伽马测量单元下方地层的自然放射性强度用下伽马值表示，利用后置测量短节方位测量单元进行钻孔方位角的测量，获取钻孔轨迹在水平方向上的变化情况；
步骤二：测量数据实时传输：利用后置测量短节信号发射单元将钻孔倾角、方位角、工具面向角及地层自然伽马放射性强度等数据进行编码，并通过中心通缆钻杆上传至孔口防爆计算机；
步骤三：测量数据处理：利用采集到的地层自然伽马放射性强度进行地层岩性和煤岩层界面的辨识，并结合采集的钻孔倾角、方位角及与孔深关系进行钻头位置精确定位，确定钻头与煤岩层界面的垂直距离，并且预测钻头延伸方向与煤岩层界面的夹角，反演出顶底板岩层空间展布、薄煤层厚度变化特征，并对初始三维地质模型进行更新，建立三维动态地质模型；基于三维动态地质模型对钻孔设计轨迹进行实时修正，将设计轨迹调整至沿实际探测的薄煤层延伸；控制无磁过线螺杆钻具按照修正后的设计轨迹进行导向钻进，直至达到设计孔深。
钻进过程中，当前置测量短节测得的地层下伽马值先增大、上伽马值后增大时，则判断钻头趋近于底板岩层，需增大钻孔倾角；当测量的地层上伽马值先增大、下伽马值后增大时，则判断钻头方向趋近于顶板岩层，需降低钻孔倾角。
通过以下公式计算钻进方向上定向钻头出薄煤层的距离：
L＝D/sinα-La
Lb＝L sinα
式中：D为方位伽马测量单元与煤岩界面的垂直距离；La为方位伽马测量单元与定向钻头之间的距离；α为煤岩界面与前置测量短节之间的夹角；L为钻进方向上定向钻头钻出薄煤层的距离；Lb为钻进方向上定向钻头距离煤岩界面的垂直距离。
本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
(1)利用前置测量短节进行钻孔倾角、工具面向角和地层自然伽马放射性强度的测量，利用后置测量短节进行钻孔方位角的测量，实现随钻煤岩界面识别，通过反演薄煤层厚度变化及空间展布等特征，建立三维动态地质模型，并对钻孔设计轨迹进行实时修正，保证实钻轨迹沿薄煤层精确延伸。
(2)将前置测量短节近钻头布置，缩短测量探管与钻头之间的距离，通过对钻头空间位置的精确定位，结合煤岩界面辨识参数，计算钻头钻出薄煤层的距离，为钻头方向调整预留了一定的安全距离，避免了开分支作业。
(3)无磁过线螺杆钻具侧壁通信结构设计实现了后置测量短节与前置测量短节之间的有线信号传输和平稳供电。无磁过线螺杆钻具采用井下高压风驱动，减少了孔壁的冲刷和扰动，且不影响孔内瓦斯的解吸释放，解决了碎软薄煤层钻进过程中出现的塌孔、喷孔等问题。
(4)综上，通过本发明的技术方案能有效提高碎软薄煤层瓦斯抽采钻孔成孔深度和成孔率，缩短瓦斯治理周期和治理成本。
附图说明
图1为碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合示意图。
图2为前置测量短节示意图。
图3为无磁过线螺杆钻具示意图。
图4为图3的A-A剖面图。
图5为通信组件示意图。
图6为跨接头通信组件示意图(a)图3的B-B剖面图(b)跨接头通信组件主视图。
图7为后置测量短节示意图。
图8为碎软薄煤层瓦斯抽采长钻孔施工方法示意图。
附图标记含义：
1.定向钻头，2.前置测量短节，3.无磁过线螺杆钻具，4.后置测量短节，5.中心通缆钻杆；201.传动中心轴，202.前置测量短节外管203.通讯接头，204.通讯电缆，205.信号传输单元，206.稳压单元，207.工程参数测量单元，208.方位伽马测量单元；301.通信电缆组件，302.通信短节外管，303.侧壁转中心通信短节，304.传动轴，305.万向轴，306.螺杆马达，3061.定子，3062.转子，307.传动轴外管，308.万向轴外管，309.螺杆马达外管，310.跨接头通信组件，311.绝缘橡胶环I，312.绝缘橡胶环II，313.公滑环，314.高强度弹簧，315.母滑环，316.跨接头电缆；401.后置测量短节外管，402.信号接收单元，403.方位测量单元，404.信号发射单元，405.扶正器，406.固定环。
以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。
具体实施方式
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
本实施例提供一种碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合，如图1至图7所示，包括从下到上依次相连的定向钻头1、前置测量短节2、无磁过线螺杆钻具3、后置测量短节4和中心通缆钻杆5。
前置测量短节2包括中心通孔的传动中心轴201、套在传动中心轴201外的前置测量短节外管202以及设在前置测量短节外管202上的通讯测量单元；无磁过线螺杆钻具3包括中心动力单元、套在中心动力单元外的无磁钻具外管、嵌设在无磁钻具外管内的通信电缆组件301、通信短节外管302以及设在通信短节外管302内的侧壁转中心通信短节303；后置测量短节4包括中心通信测量单元以及套在其外的后置测量短节外管401；中心通缆钻杆5包括中心线缆和钻杆外管。
定向钻头1、传动中心轴201和中心动力单元依次相连；前置测量短节外管202、无磁钻具外管、通信短节外管302、后置测量短节外管401和钻杆外管依次相连；通讯测量单元、通信电缆组件301、侧壁转中心通信短节303、中心通信测量单元和中心线缆依次连通。
在本方案中，定向钻头设有气体单向截止阀，避免钻杆内卸压时气体携带孔底钻渣从钻头水眼返流对前置测量短节和无磁过线螺杆钻具造成损害；前置测量短节用于近钻头位置钻孔倾角、工具面向角和地层自然伽马放射性强度的测量；无磁过线螺杆钻具用于给定向钻头提供碎岩动力，并将前置测量短节的测量数据通过无磁过线螺杆钻具侧壁通信组件输送至后置测量短节，同时作为前置测量短节的供电通道；侧壁转中心通信短节能将无磁过线螺杆钻具侧壁通信组件的传输通道转换为中心传输通道；后置测量短节用于前置测量短节测量数据接收和钻孔方位角的测量；中心通缆钻杆用于孔底测量数据的上传。
通讯测量单元用于测量近钻头位置钻孔倾角、工具面向角和地层自然伽马放射性强度；包括依次相连的通讯接头203、通讯电缆204、信号传输单元205、稳压单元206、工程参数测量单元207和方位伽马测量单元208；稳压单元206能给信号传输单元205、工程参数测量单元207和方位伽马测量单元208供电，通讯接头203设在前置测量短节外管202端部能与无磁过线螺杆钻具3通讯。
传动中心轴201前端设有传动接头以与定向钻头1连接，传动中心轴201能将无磁过线螺杆钻具3输出的动力传递给定向钻头1；本实施例传动中心轴201侧壁设有通孔，且能连通传动中心轴201中心通道与传动中心轴201和前置测量短节外管202之间的环隙；前置测量短节外管202内壁设有耐磨橡胶涂层。
中心动力单元包括依次相连的传动轴304、万向轴305和螺杆马达306；无磁钻具外管包括依次相连的套在传动轴304外的传动轴外管307、套在万向轴305外的万向轴外管308以及套在螺杆马达306外的螺杆马达外管309。
前置测量短节外管202和传动轴外管307连接处、传动轴外管307和万向轴外管308连接处、万向轴外管308和螺杆马达外管309连接处、螺杆马达外管309和通信短节外管302连接处均设有跨接头通信组件310，以构成通讯测量单元、通信电缆组件301和侧壁转中心通信短节303之间的有线通讯传输通道。
跨接头通信组件310包括两个相对的绝缘橡胶环，在绝缘橡胶环I311上设有环形槽I，在绝缘橡胶环II312上设有环形槽II；环形槽I内设有公滑环313且在公滑环313和环形槽I槽底之间设有高强度弹簧314，环形槽II内设有母滑环315；公滑环313和母滑环315配合接触，且公滑环313和母滑环315分别连接有伸出两个绝缘橡胶环的跨接头电缆316。
高刚度弹簧的作用是在给公滑环推力，使公滑环和母滑环接触良好，同时，在公滑环磨损时，推动公滑环移动，使其自动补位，实现测量信号稳定传输和平稳供电，绝缘橡胶环上的螺栓固定孔作用是通过周向4个螺栓将绝缘橡胶环固定。
具体的，前置测量短节外管和传动轴外管之间的跨接头通信组件中，两个绝缘橡胶环分别安装在前置测量短节外管和传动轴外管端部，其跨接头电缆能连通两侧的通讯测量单元和通信电缆组件；传动轴外管和万向轴外管之间的跨接头通信组件中，两个绝缘橡胶环分别安装在传动轴外管和万向轴外管端部，其跨接头电缆能连通两侧的通信电缆组件；万向轴外管和螺杆马达外管之间的跨接头通信组件中，两个绝缘橡胶环分别安装在万向轴外管和螺杆马达外管端部，其跨接头电缆能连通两侧的通信电缆组件；螺杆马达外管和通信短节外管之间的跨接头通信组件中，两个绝缘橡胶环分别安装在螺杆马达外管和通信短节外管端部，其跨接头电缆能连通两侧的通信电缆组件和侧壁转中心通信短节。
螺杆马达306包括设在螺杆马达外管309内壁的定子3061和设在定子3061内的转子3062。螺杆马达的额定扭矩≥200Nm、压降≤0.3MPa，定子和转子头数比5：6，利用井下高压风进行驱动，在的高压风中添加润滑剂，以减缓无磁过线螺杆钻具高速旋转产生的异常磨损。
通信电缆组件301包括通信电缆，还包括由内向外依次包覆在通信电缆外的耐磨橡胶覆盖层、防护金属管和耐磨合金涂层。
后置测量短节4的中心通信测量单元包括依次相连的信号接收单元402、方位测量单元403和信号发射单元404；方位测量单元403能测量钻孔方位角，信号接收单元402连接侧壁转中心通信短节303并能向其供电，还能接收前置测量短节2传输的近钻头测量信息，信号发射单元404通过中心通缆钻杆5向孔口传输孔内测量数据；后置测量短节4通过孔口防爆计算机进行供电。
信号接收单元402和后置测量短节外管401之间设有扶正器405，信号发射单元404和后置测量短节外管401之间设有固定环406；固定环406用于中心通信测量单元的固定，扶正器405用于中心通信测量单元的扶正。
实施例2：
一种碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工方法，该方法通过实施例1的施工钻具组合实现；包括以下步骤：
施工前钻孔轨迹设计：收集瓦斯抽采钻孔施工区域内的地质信息，该地质信息包括邻近施工钻孔数据、地面勘探信息、巷道掘进揭露的地质构造信息等，根据地质信息建立瓦斯抽采钻孔区域范围内初始三维地质模型；在初始三维地质模型中进行钻孔轨迹设计，确保钻孔轨迹在薄煤层中延伸；
步骤一：钻孔轨迹参数和地层自然伽马放射性强度测量：钻进过程中，利用前置测量短节中工程参数测量单元进行近钻头位置孔段钻孔倾角和工具面向角的测量，获取钻孔轨迹在竖直方向上的变化情况；利用前置测量短节中的方位伽马测量单元进行近钻头位置地层自然伽马放射性强度测量，方位伽马测量单元上方地层的自然放射性强度用上伽马值表示，方位伽马测量单元下方地层的自然放射性强度用下伽马值表示，利用后置测量短节方位测量单元进行钻孔方位角的测量，获取钻孔轨迹在水平方向上的变化情况；
步骤二：测量数据实时传输：利用后置测量短节信号发射单元将钻孔倾角、方位角、工具面向角及地层自然伽马放射性强度数据进行编码，并通过中心通缆钻杆上传至孔口防爆计算机；
步骤三：测量数据处理与反演：利用采集到的地层自然伽马放射性强度进行地层岩性和煤岩层界面的辨识，并结合采集的钻孔倾角、方位角及与孔深关系进行定向钻头位置精确定位，确定定向钻头与煤岩层界面的垂直距离，并且预测钻头延伸方向与煤岩层界面的夹角，进一步反演出顶底板岩层空间展布、薄煤层厚度变化等特征，并对初始三维地质模型进行更新，建立三维动态地质模型。
地质导向钻进：基于三维动态地质模型对钻孔设计轨迹进行实时修正，将设计轨迹调整至沿实际探测的薄煤层延伸；控制无磁过线螺杆钻具按照修正后的设计轨迹进行导向钻进，直至达到设计孔深。
参见图8，在三维动态地质模型中，沿钻孔主设计方位进行切片，获取钻孔轨迹的二维剖面图，根据步骤四获得的钻头与煤岩层界面的垂直距离和钻头延伸方向与煤岩层界面的夹角计算钻头钻出薄煤层的距离，为钻头方向调整预留一定的安全距离。
钻进过程中，当前置测量短节测得的地层下伽马值先增大、上伽马值后增大时，则判断钻头趋近于底板岩层，需增大钻孔倾角；当测量的地层上伽马值先增大、下伽马值后增大时，则判断钻头方向趋近于顶板岩层，需降低钻孔倾角；
通过以下公式计算钻进方向上定向钻头出薄煤层的距离：
L＝D/sinα-La
Lb＝Lsinα
式中：D为方位伽马测量单元与煤岩界面的垂直距离；La为方位伽马测量单元与定向钻头之间的距离；α为煤岩界面与前置测量短节之间的夹角；L为钻进方向上定向钻头钻出薄煤层的距离；Lb为钻进方向上定向钻头距离煤岩界面的垂直距离。
Claims (8)
1.一种碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合，其特征在于，包括从下到上依次相连的定向钻头(1)、前置测量短节(2)、无磁过线螺杆钻具(3)、后置测量短节(4)和中心通缆钻杆(5)；
所述前置测量短节(2)包括中心通孔的传动中心轴(201)、套在传动中心轴(201)外的前置测量短节外管(202)以及设在前置测量短节外管(202)上的通讯测量单元；所述无磁过线螺杆钻具(3)包括中心动力单元、套在中心动力单元外的无磁钻具外管、嵌设在无磁钻具外管内的通信电缆组件(301)、通信短节外管(302)以及设在通信短节外管(302)内的侧壁转中心通信短节(303)；所述后置测量短节(4)包括中心通信测量单元以及套在其外的后置测量短节外管(401)；所述中心通缆钻杆(5)包括中心线缆和钻杆外管；
所述定向钻头(1)、传动中心轴(201)和中心动力单元依次相连；所述前置测量短节外管(202)、无磁钻具外管、通信短节外管(302)、后置测量短节外管(401)和钻杆外管依次相连；所述通讯测量单元、通信电缆组件(301)、侧壁转中心通信短节(303)、中心通信测量单元和中心线缆依次连通；
所述通讯测量单元用于测量近钻头位置钻孔倾角、工具面向角和地层自然伽马放射性强度；包括依次相连的通讯接头(203)、通讯电缆(204)、信号传输单元(205)、稳压单元(206)、工程参数测量单元(207)和方位伽马测量单元(208)；所述稳压单元(206)能给信号传输单元(205)、工程参数测量单元(207)和方位伽马测量单元(208)供电，所述通讯接头(203)设在前置测量短节外管(202)端部能与无磁过线螺杆钻具(3)通讯；
所述后置测量短节(4)的中心通信测量单元包括依次相连的信号接收单元(402)、方位测量单元(403)和信号发射单元(404)；所述方位测量单元(403)能测量钻孔方位角，信号接收单元(402)连接所述侧壁转中心通信短节(303)并能向其供电，还能接收前置测量短节(2)传输的近钻头测量信息，信号发射单元(404)通过中心通缆钻杆(5)向孔口传输孔内测量数据；后置测量短节(4)通过孔口防爆计算机进行供电；
所述信号接收单元(402)和后置测量短节外管(401)之间设有扶正器(405)，信号发射单元(404)和后置测量短节外管(401)之间设有固定环(406)；固定环(406)用于中心通信测量单元的固定，扶正器(405)用于中心通信测量单元的扶正。
2.如权利要求1所述的碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合，其特征在于，所述传动中心轴(201)前端设有传动接头以与定向钻头(1)连接，传动中心轴(201)能将无磁过线螺杆钻具(3)输出的动力传递给定向钻头(1)；所述前置测量短节外管(202)内壁设有耐磨橡胶涂层。
3.如权利要求1所述的碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合，其特征在于，所述中心动力单元包括依次相连的传动轴(304)、万向轴(305)和螺杆马达(306)；所述无磁钻具外管包括依次相连的套在传动轴(304)外的传动轴外管(307)、套在万向轴(305)外的万向轴外管(308)以及套在螺杆马达(306)外的螺杆马达外管(309)。
4.如权利要求3所述的碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合，其特征在于，所述前置测量短节外管(202)和传动轴外管(307)连接处、传动轴外管(307)和万向轴外管(308)连接处、万向轴外管(308)和螺杆马达外管(309)连接处、螺杆马达外管(309)和通信短节外管(302)连接处均设有跨接头通信组件(310)，以构成通讯测量单元、通信电缆组件(301)和侧壁转中心通信短节(303)之间的有线通讯传输通道。
5.如权利要求4所述的碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合，其特征在于，所述跨接头通信组件(310)包括两个相对的绝缘橡胶环，在绝缘橡胶环I(311)上设有环形槽I，在绝缘橡胶环II(312)上设有环形槽II；环形槽I内设有公滑环(313)且在公滑环(313)和环形槽I槽底之间设有高强度弹簧(314)，环形槽II内设有母滑环(315)；公滑环(313)和母滑环(315)配合接触，且公滑环(313)和母滑环(315)分别连接有伸出两个绝缘橡胶环的跨接头电缆(316)。
6.如权利要求3所述的碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合，其特征在于，所述螺杆马达(306)包括设在螺杆马达外管(309)内壁的定子(3061)和设在定子(3061)内的转子(3062)。
7.如权利要求1所述的碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工钻具组合，其特征在于，所述通信电缆组件(301)包括通信电缆，还包括由内向外依次包覆在通信电缆外的耐磨橡胶覆盖层、防护金属管和耐磨合金涂层。
8.一种碎软薄煤层瓦斯抽采定向长钻孔施工方法，其特征在于，该方法通过权利要求7所述的施工钻具组合实现；包括以下步骤：
步骤一：钻进过程中，利用前置测量短节中工程参数测量单元进行近钻头位置孔段钻孔倾角和工具面向角的测量，获取钻孔轨迹在竖直方向上的变化情况；利用前置测量短节中的方位伽马测量单元进行近钻头位置地层自然伽马放射性强度测量；方位伽马测量单元上方地层的自然放射性强度用上伽马值表示，方位伽马测量单元下方地层的自然放射性强度用下伽马值表示，利用后置测量短节方位测量单元进行钻孔方位角的测量，获取钻孔轨迹在水平方向上的变化情况；
步骤二：测量数据实时传输：利用后置测量短节信号发射单元将钻孔倾角、方位角、工具面向角及地层自然伽马放射性强度数据通过中心通缆钻杆上传至孔口防爆计算机；
步骤三：测量数据处理：利用采集到的地层自然伽马放射性强度进行地层岩性和煤岩层界面的辨识，并结合采集的钻孔倾角、方位角及与孔深关系进行定向钻头位置精确定位，确定定向钻头与煤岩层界面的垂直距离，并且预测钻头延伸方向与煤岩层界面的夹角，反演出顶底板岩层空间展布、薄煤层厚度变化特征，并对初始三维地质模型进行更新，建立三维动态地质模型；基于三维动态地质模型对钻孔设计轨迹进行实时修正，将设计轨迹调整至沿实际探测的薄煤层延伸；控制无磁过线螺杆钻具按照修正后的设计轨迹进行导向钻进，直至达到设计孔深；
钻进过程中，当前置测量短节测得的地层下伽马值先增大、上伽马值后增大时，则判断钻头趋近于底板岩层，需增大钻孔倾角；当测量的地层上伽马值先增大、下伽马值后增大时，则判断钻头方向趋近于顶板岩层，需降低钻孔倾角；
通过以下公式计算钻进方向上定向钻头出薄煤层的距离：
L＝D/sinα-La
Lb＝Lsinα
式中：D为方位伽马测量单元与煤岩界面的垂直距离；La为方位伽马测量单元与定向钻头之间的距离；α为煤岩界面与前置测量短节之间的夹角；L为钻进方向上定向钻头钻出薄煤层的距离；Lb为钻进方向上定向钻头距离煤岩界面的垂直距离。
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