低螺旋钻杆在局部松软煤层顺层瓦斯钻孔施工中的应用

针对松软煤层钻孔施工成孔率低、钻孔施工深度浅等技术问题,以寺河二号井为例,分析光圆钻杆和低螺旋钻杆在井下施工中的优缺点。通过对松软煤层中两种钻杆的钻进特性分析,同时进行两种钻杆排渣原理研究并进行现场实践分析,得出使用低螺旋钻杆钻进的优点,为后续松软煤层钻孔施工提供参考。     

松软突出煤层新型钻进技术研究

低螺旋钻杆是为解决松软突出煤层钻进难题而发明的一种新型钻杆.为充分发挥低螺旋钻杆应用于松软煤层钻进的优势,根据实际应用情况,建立相应的排渣数值模型,分析低螺旋钻杆螺旋凸棱的宽度和螺距的变化对排渣效果的影响情况;根据在实际应用中配套钻机的动力参数,对低螺旋钻杆进行强度分析.研究结果表明,螺旋凸棱宽度l为14 mm,螺距s为80 mm,排渣效果最优,且钻杆强度的最小安全系数为1.87,钻杆加工参数优化设计合理.通过松软突出煤层钻进工业性试验,钻进深度和钻进效率提高显著.     

松软煤层新型螺旋钻杆研制及应用

为解决现有钻杆在松软煤层钻进中事故频发、钻孔深度浅、成孔率低等难题,基于松软煤层钻进及现有配套设备特点,从排渣性能、护孔能力、加工工艺等方面对钻杆结构进行研究,研制出一种带弓形螺旋槽的新型螺旋钻杆。现场工业性试验中,新型螺旋钻杆替换同尺寸常规螺旋钻杆后,增加了松软煤层钻孔深度,成孔率为90%,且钻进过程中无钻杆断裂、掉钻事故发生。结果表明,新型螺旋钻杆结构设计合理,设备兼容性好,整体力学性能稳定,有利于提高井壁稳定性和排渣效率,降低卡钻、塌孔、掉钻等事故发生率。     

破碎松软煤层高螺旋复合排渣定向钻进技术

为了改善破碎松软煤层钻孔排渣效果较差的问题,设计煤层高螺旋复合排渣定向钻进技术。分析钻渣在不同煤层工况下的运移特性,结合破碎松软煤层特点,合理定向钻杆与定向钻机等关键设备的选型,设计高螺旋复合排渣定向钻进方案。实验结果表明,在破碎松软煤层中应用此钻进方案,返渣量在200 kg/m以上,排渣效果较好。     

松软低透煤层钻孔卸压增透技术研究

为解决松软低透突出煤层卸压增透难题,在祁南矿开展了深螺纹钻杆钻进工艺试验。效果考察结果表明,钻孔排渣量越大,煤体卸压效果越好;钻孔瓦斯初始涌出量越大、衰减系数越小,抽采达标时间越短。研究认为,松软低透煤层应以卸压增透为发展方向;钻孔卸压增透技术的本质就是加大钻孔排渣量;应制定配套的薪酬管理及钻孔考核验收制度,应把钻孔排渣量、瓦斯初始流量作为重要考核内容。     

高转速复合排渣钻进技术在松软突出煤层中的应用

针对松软突出煤层钻孔施工中钻孔深度浅、成孔率低的难题,分析并总结了松软突出煤层钻孔施工的几种工艺方法及存在问题,提出高转速压风—螺旋复合排渣技术。阐述了该工艺技术原理并分析确定了高转速复合排渣钻进工艺参数。现场实践表明,采用高转速钻机并配套Φ95/60. 3mm插接密封式螺旋钻杆及Φ98mm胎体弧角PDC钻头的钻具组合进行施工,成孔率提高到70. 6%,钻孔深度也显著提高,为松软突出煤层钻孔施工提供参考。     

大通径三棱螺旋钻杆在芦岭矿的应用研究

由于淮北矿业集团芦岭矿地质构造复杂,煤层松软,导致在抽采钻孔钻进过程中钻孔易坍塌、排渣效果不理想、抽采率低等一系列问题。大通径三棱螺旋钻杆是在传统三棱钻杆的基础上增加了螺旋条带,螺旋条带可以形成足够大的流体排渣通道,具有实施流体与机械协同排渣功能,其排渣效果更好,钻进效率更高。     

松软喷突型煤层螺旋钻进工艺发展

随着新技术、新工艺的研发与实践,在松软喷突煤层中采用螺旋钻进工艺钻孔抽采瓦斯,在一定程度上解决了松软喷突煤层钻进难题。结合科研生产实践,论述了螺旋钻杆的发展现状、排渣机理、适用工艺条件、螺旋钻进中遇到的问题和处理方法。     

ZDY2800LG高转速螺旋钻进技术装备应用

分析了松软煤层钻进的难点,提出了采用高转速螺旋钻进技术实现松软煤层快速钻进和高效排渣的解决方案,介绍了针对松软煤层钻进施工研制的ZDY2800LG型高转速履带钻机的结构和功能特点;对该钻机配套插接式螺旋钻杆采用高转速钻进工艺现场工业性试验进行了详细介绍。现场工业性试验验证了该套技术装备在钻孔成孔率、最大孔深、平均孔深、月均进尺和钻进效率等指标方面均有显著提升。     

碎软煤层钻进钻杆槽体结构优化与工程应用

高瓦斯碎软煤层具有煤体强度低、瓦斯含量高等特征,钻进过程中钻孔变形量大、易失稳破坏形成塌孔,导致钻孔深度浅、钻进效率低,进而影响了瓦斯抽采效率。为了提升刻槽钻杆在碎软煤层的应用效果,考虑螺旋槽体头数、螺距、槽深与槽宽等关键参数,采用EDEM与Fluent气固相间耦合的数值计算方法,构建刻槽钻杆钻进排渣模型,对比分析了刻槽钻杆的结构参数对排渣性能的影响。结果表明,增加螺旋槽体的头数,有利于增大排渣空间,提升钻杆的排渣效果;对于Ф50 mm的小直径刻槽钻杆,钻杆表面螺旋槽体设计为三头结构,相比单头和双头槽体,其排渣性能有明显提升;三螺旋刻槽钻杆螺距设计为252 mm、槽深为2.5 mm、槽宽为16 mm时,钻杆的排渣效果最优。通过现场工业性试验,钻进效果与煤矿使用的圆钻杆进行对比,三螺旋刻槽钻杆钻进深度提高11.5%,钻进效率提高35.4%,成孔率达到100%,在钻孔施工的过程中断钻、卡钻等打钻事故均未发生。     

刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的合理参数研究

为充分发挥刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的优势,分析了刻槽钻杆螺旋槽宽度、深度、螺距的变化对排渣效果的影响情况。建立Φ50刻槽钻杆煤层钻孔三维模型,对不同参数的刻槽钻杆在钻孔内的排渣情况进行数值模拟。研究结果表明:螺旋槽宽度为12 mm,深度为1.1 mm,螺距为 76 mm ,排渣效果最优;通过突出煤层钻进工业性试验,钻进深度平均提高36.2%,钻进效率提高41.5%,且刻槽钻杆表面温差较小。     

组合钻杆在松软煤层瓦斯抽放钻孔中的应用

通过对抽采钻孔钻进过程中钻穴形成机理介绍,重点阐述了钻穴形成后排渣中煤渣运移原理,分析不同钻杆在钻进过程中排渣方式。通过对组合钻杆排渣原理分析和现场试验可知,组合钻杆在松软煤层钻进效率可以有效提高。     

三棱凹槽螺旋钻杆在余吾煤业的应用

余吾煤业南五采区属于松软煤层,在使用麻花钻杆施工过程中,经常出现夹钻、塌孔情况,导致钻孔深度远小于设计孔深。为此,引进三棱凹槽螺旋钻杆用于改善打钻困难问题,三棱凹槽螺旋钻杆具有顺畅的排渣通道和较强的排渣能力,同时利用"二次破煤"特点,能够有效减小煤渣颗粒的粒径,大大降低钻孔发生夹钻概率。通过分析三棱凹槽螺旋钻杆施工钻孔成孔深度、煤渣形态及抽采效果,得出三棱凹槽螺旋钻杆能够有效解决余吾煤业松软煤层打钻困难的问题。     

松软突出顺煤层异形钻杆及其施工工艺技术研究

以松软突出顺煤层用异形钻杆及其钻进工艺为研究对象,介绍了松软突出顺煤层异形钻杆的研制及其钻进工艺;阐述了异形钻杆的结构和排渣机理,并通过工艺试验,验证了异形钻杆在松软突出顺层中钻孔施工的可行性,优化了异形钻杆的制造工艺。     

肋骨钻杆风力排渣与阻塞机理研究

在突出松软煤层钻孔过程中,目前普遍采用肋骨钻杆配合钻杆中部通风的方式进行排渣,由于现有排渣技术的限制,煤渣阻塞现象时常发生并严重影响钻孔深度和成孔率。以肋骨钻杆水平钻进为例,分析排渣过程中煤渣的受力情况与运动规律,认为当煤渣的产生速率大于肋骨钻杆的排渣速率时,肋骨钻杆的排渣通道便会发生阻塞。通过建立的煤渣的产生速率与排渣速率公式,计算出φ73 mm肋骨钻杆排渣通道阻塞的临界煤渣产生速率。实验室验证结果表明:通过控制肋骨钻杆钻进速度来避免排渣通道发生阻塞的方法是可行的。     

长平煤矿顺层钻孔钻进工艺改进及应用

在高瓦斯松软煤层施工顺层钻孔时常因喷孔、卡钻等现象影响钻进,基于钻穴理论分析了不同钻进工艺的排渣原理,并在长平煤矿应用双动力刻槽钻杆匹配风力排渣的钻进工艺,施工顺层钻孔可显著提高成孔率和钻进效率。     

软煤层钻进钻穴区钻屑运移动态特征及应用

软煤层钻进过程中孔壁失稳破坏形成钻穴是致使钻进困难的主要原因。建立常态钻孔、开放型钻穴和填充型钻穴排渣模型,对孔内钻屑运移进行气固耦合动力学分析。研究结果表明,开放型钻穴对钻屑运移的影响较小,仅带来一定的压力损耗;填充型钻穴在钻孔底部的钻屑质量分数成倍增长,钻屑颗粒运动轨迹曲折,排出需要更长时间;填充型钻穴区出现瞬间动压波峰,压差损耗是常态钻孔、开放型钻穴的数倍。基于钻穴区钻屑运移特征,提出降低钻杆排渣阻力、增大排渣空间的钻具设计方法,研制了刻槽螺旋钻杆、低螺旋钻杆、等离子熔涂螺旋钻杆等系列钻杆,通过工程应用,软煤层钻进深度和钻进效率得到了有效改善。     

松软突出煤层中三角型钻杆成孔技术研究

针对赵庄矿松软突出煤层成孔难及钻进效率低的问题,在井下进行了成孔技术试验研究,提出松软突出煤层中钻进钻机选型的原则,对三棱钻杆进行改进后设计出具有最优断面的三角型钻杆,并深入分析了三角型钻杆排渣机理,采用FLUENT软件对与其外径相等的光面钻杆孔内风力排渣过程进行模拟和分析,最后进行工业性试验效果“”较。研究结果表明,以新研制出的三角型钻杆作为钻具的成孔工艺技术能较好地适应松软突出煤层复杂的地质条件,能显著地提高钻进效率和降低孔内事故。     

松软煤层大直径长钻孔成孔与护孔瓦斯抽采技术的应用

为了解决松软高瓦斯煤层顺层钻孔在钻进和抽采过程塌孔导致抽采效率低的问题,对长平矿顺层钻孔施工工艺进行了分析,提出了用低螺旋大通孔钻杆匹配压风排渣钻进和孔内全程下筛管护孔工艺,实践表明,该配套工艺可以实现全程下护孔管,解决了本煤层钻孔抽采浓度低、抽采流量小的难题,显著提升了抽采效果。     

四棱钻杆在松软煤层瓦斯钻孔施工中的应用

本文针对松软煤层瓦斯钻孔施工面临的难题,针对软煤钻孔孔壁失稳分析,结合三棱钻杆和刻槽钻杆优势,设计研发了一种新型四棱钻杆。通过现场工业试验,四棱钻杆相对其他常用钻杆,在正常钻进和造穴单位时间内的排渣量效率有明显提升,且极大降低了钻孔偏移度,保证了钻孔成孔精度,为解决松软煤层瓦斯钻孔成孔难题提供了一种新型钻杆设备。