全自动筛管输送器的设计与试验

全自动筛管输送器不仅能提高PVC筛管装置机械化水平及效率，而且能有效减轻人员劳动强度，提高作业安全系数。为了满足多种规格PVC筛管的输送要求，研制了一种全自动筛管输送器。介绍了全自动筛管输送器的机械结构、与钻机的快速集成以及参数计算。试验表明：该装置稳定可靠，满足钻孔施工现场对于多种规格PVC筛管的自动输送要求。     

基于塑性铰模型的煤层气完井筛管抗挤强度分析

根据煤层气完井筛管受力特点建立了筛管受力的塑性铰模型,利用能量法推导出带有初始椭圆度筛管抗挤强度的计算公式,分析了相位角、射孔直径、射孔密度、初始椭圆度、径厚比和屈服强度等影响因素对筛管抗挤强度的影响规律,并对某煤矿使用的筛管抗挤强度进行了计算,与已有的实验数据和有限元计算结果进行了对比。计算结果表明：筛管抗挤强度的塑性铰模型具有很高的计算精度和准确度,可以满足工程实际需要;筛管抗挤强度随着射孔相位角、径厚比和初始椭圆度的增加而降低,随着屈服强度的增加而增加,相位角和椭圆度对筛管抗挤强度影响比较显著;在射孔直径小于12 mm、射孔密度小于120孔/m时,筛管抗挤强度随射孔直径和射孔密度增加变化不明显。建议在实际煤层气完井筛管设计过程中,采用小相位角,严格控制初始椭圆度,适当增加射孔直径和射孔密度,以达到提高筛管抗挤强度和增加过流面积的目的。     

基于冲蚀分析的海上气田筛管临界产气量研究

油气井出砂是油田开发过程中面临的难题之一,地质因素、开采因素等都能导致出砂。筛管在井下处于比较恶劣的环境中,除了人为因素外,含砂液流对筛管的冲蚀破坏是导致筛管失效的重要因素。不同含砂粒径、液流流速、冲蚀角度和含砂浓度等因素对筛管的冲蚀影响程度不同。对于出砂的气井如何保证能够安全生产,就需要进行筛管冲蚀临界产气量计算,并分析筛管尺寸、挡砂精度和含砂量等因素变化对临界产气量的影响。结果表明:随着筛管尺寸的减小、砂粒粒径的增大和含砂量的增大,筛管可承受的耐冲蚀临界日产气量逐渐下降。在满足配产和开发年限条件下,通过筛管耐冲蚀分析,可对气井筛管尺寸进行优选。     

不锈钢焊接筛管的制造技术

介绍了筛管的结构型式和筛管焊接原理以及普通筛管和高精度特种不锈钢焊接筛管的制造技术 ;对系列规格的筛管推向市场 ,能产生良好的经济效益。     

水平井筛管充填通道建立适应性研究

面对南海西部大部分采用简易筛管防砂且水平段长度为300~700m的在生产水平井,筛管充填通道建立适应性研究需进行技术攻关。对常用的应用在套管井中的井下开孔工艺进行对比,优选火工品射孔。通过模拟分析及打靶试验,优化通道的孔径及与射孔设备的匹配度。通过对水平井筛管基管数值模拟及物模试验对比,研究射孔后筛管基管的抗坍塌性能,分析射孔后筛管的承载力能否满足筛管强度要求。     

煤层气水平井割缝筛管优化设计

煤层气水平井割缝筛管的优化设计考虑了割缝参数对筛管抗挤强度和产能的影响。采用有限元数值模拟对比分析了布缝参数对筛管抗挤强度的影响。采用割缝筛管表皮因子模型,计算了不同布缝参数下割缝筛管引入表皮因子的大小。基于遗传算法的多目标优化方法,以筛管最大抗挤强度、最小表皮因子为优化目标,建立了割缝筛管优化设计模型,得出了高抗挤强度、低表皮因子的割缝参数的最优组合。结果表明:煤层气井中的割缝筛管更适宜采用交错布缝;其过流面积可达3%~10%;产气量高的井采用高缝密、短缝长、缝单元内缝数为3或4条的筛管;煤层埋深较深的井,采用低缝密、长缝长、缝单元内缝数为2或3条的筛管。     

全焊式不锈钢筛管

株洲市矿筛厂经过两年多的艰苦努力,成功地设计制造了具有中国特点的第一批全焊式不锈钢筛管,经胜利油田油井的防沙实验,各项技术指标完全达到设计要求,为我国油井挠丝筛管砾砂充填防沙工艺,大型热电站过滤系统中采用全焊式不锈钢筛管作滤管的工艺作出了贡献。株洲市矿筛厂设计制造成功的全焊式不锈钢筛管是采用目前国际上较新的科学技术,筛管开口率、缝隙均匀度、外表光洁度接近美国贝克尔公司同类产品。这种筛管质量好,使用性能稳定     

煤层气水平井玻璃钢筛管完井工艺技术

针对钢筛管完井工艺具有维护井壁稳定、高效防砂、防锈耐腐、安全经济、可实现管柱重入完成通洗井等优点,将玻璃钢筛管完井工艺作为一项新的完井工艺,在煤层气水平井裸眼完井、PE筛管完井技术上进行创新设计。试验结果表明:玻璃钢筛管较低的摩擦因数更利于管柱下入作业,较高的强度有利于保证水平段通道的完整,实现后期水平井段的通洗井作业,非金属的材质有利于煤矿后期的开采作业安全。玻璃钢筛管以冲管为内管可在整个作业过程中建立泥浆循环,可以有效处理下筛管过程中的遇阻现象,并能实现高压水力喷射洗井,更大限度地降低前期作业过程中对储层的损害。该工艺首次在山西煤层气现场施工32口井,累计筛管下入长度40 862 m,成功率100%玻璃钢筛管完井工艺可以促进煤层气开发。     

煤矿井下完孔连续筛管屈曲分析

基于ANSYS Workbench软件,建立了圆形孔及轴向腰形孔的连续筛管模型,分析了不同割缝形式和过流面积比下连续筛管的屈曲性能。对连续筛管与单根连接筛管的下入效率和下入工艺过程进行了对比试验。研究结果表明,在4%、8%、12%等不同过流面积比条件下,轴向腰形孔型连续筛管的抗屈曲性能较好;连续筛管比单根连接筛管的下入效率提高了50%、下入阻力增加30%。     

支护筛管的管材力学特性研究

作为松软煤层钻进中护壁工艺配套工具,支护筛管不仅起到支护孔壁防止塌孔的作用,而且可以作为后期瓦斯抽采通道。研究筛管管身的筛孔分布情况和直径对筛管径向抗压特性的影响很有必要,分别对PVC筛管无孔、1孔、2孔进行拉伸试验、压缩试验、扭转实验来探讨支护筛管的管材力学特性。     

高位定向长钻孔水力输送对接筛管护孔技术研究

保障高位定向长钻孔在工作面回采过程中的稳定抽采是实现“以孔代巷”的前提,而采用筛管完孔是维持钻孔稳定的有效护孔措施。为了实现高位定向长钻孔全孔段筛管护孔的工程应用,开发了钻孔内水力输送分组筛管自主对接完孔工艺技术,配套研制了?95 mm筛管悬挂装置、?95 mm玻璃钢筛管、?100 mm封堵短节、?140 mm钻头通水堵头以及?95 mm分组筛管对接装置,并在皖北矿区两个煤矿的不同工作面顶板高位钻孔进行了水力输送分组筛管完孔现场试验。试验结果表明：玻璃钢筛管质量轻推送阻力小,可在倾角17°～26°的钻孔内人工连接长100 m?95 mm玻璃钢分组筛管,分组筛管输送过程中水压为1.0～1.5 MPa,输送到位时水压降为0.5 MPa以下,在泵量200～390 L/min下,分组筛管水力平均输送速度可达150～260 m/min,试验期间分组筛管输送到位时泵压变化明显,前后两组筛管对接可靠,可有效实现到位报信,成功实现?153 mm高位定向钻孔内?95 mm筛管的全孔段护孔,2个钻孔的筛管水力输送试验深度分别达到501、522 m,工作面回采120 d累计抽采瓦斯纯量分别为139 945、...     

煤矿井下瓦斯抽采孔完孔筛管研究与强度分析

针对目前井下常用完孔筛管存在的问题和下筛管工艺特点,进行了煤粉粒度分析,确定了筛管的割缝宽度;建立了圆形孔、轴向割缝及周向割缝筛管模型;采用Ansys Workbench分析了不同过流面积比下,不同结构筛管的抗围压强度以及下入强度。研究表明:筛管缝宽6 mm时,通过减小缝间距把过流面积比从4%提高到12%时,井下常用圆形孔筛管的抗围压强度和下入强度变化不大,不影响使用;轴向割缝筛管下入强度虽然较大,但抗围压强度最小且衰减较快,不宜选用;周向割缝筛抗围压强度最大,达到圆形孔筛管的150%,最高下入强度达1 050 N,能完全满足下入200 m筛管所需700 N推力的需要。     

松软低透气性煤层全孔段筛管下放技术研究

全孔段筛管下放施工工艺是解决松软低透气性煤层中抽采钻孔易塌孔、筛管下放困难、抽采效果差的有效手段,通过在首山一矿不同条件的两个工作面进行全孔段筛管下放技术和传统下放筛管技术的抽采效果对比试验,表明全孔段筛管下放技术相比传统技术操作便捷、成功率高,且抽放效果更好,同时也表明,全孔段筛管下放技术在松软、钻孔易塌孔的煤层中的应用效果更好。     

煤矿井下用筛管助推器研制

煤矿井下用筛管助推器是用来向煤矿井下瓦斯抽放钻孔中下放塑料筛管的装置。针对煤矿井下特殊条件,对煤矿井下用筛管助推器机械和液压系统进行了设计。介绍了筛管助推器研制过程,包括夹持方案设计、胶带轮副设计、与钻机连接方式设计,分析了液压马达串、并联的优缺点,介绍了液压马达选型过程以及助推器对液压泵站的要求。     

煤矿下护孔筛管成套设备改进

针对井下复杂地层瓦斯抽采孔钻进技术的不足,对下护孔筛管成套设备进行了研究。首先改进了内芯可脱式PDC钻头的设计,达到了筛管通过性要求;设计加工的40 mm规格的丝扣式筛管,从钻杆内孔人工下入顺畅连接可靠性好,拧卸方便;研制的孔底固管装置有效的解决了提钻时筛管被带出现象,保证安设筛管牢靠,组装方便灵活;与传统提钻下筛管技术相比,具有明显的工艺先进性,下管效率提高了2倍以上,平均下管深度达到钻孔深度的91%以上,而且从抽采效果上也表明,使用该技术后工作面瓦斯抽采浓度平均提高10%~20%。     

旋转筛管固定装置的研制与应用

常用的煤矿井下全程护孔瓦斯抽采工艺筛管下放技术存在筛管容易被扭断的问题。设计了一种筛管旋转固定装置。该装置由主杆体、钢翼、定位钢销、动杆体、连接罩及扭簧组成。现场应用证明,这种旋转装置可以有效避免筛管被扭断,提高瓦斯抽放效率。     

松软煤层下筛管钻孔轨迹测量技术

为了解决松软煤层筛管下放条件下钻孔轨迹测量难题,研究了筛管下放条件下的钻孔轨迹测量装置与技术。设计开发了一种用于筛管中使用的小型轨迹测量探管,以及与之配套使用的手持式控制终端,测量探管与手持式控制终端通过蓝牙进行连接。在钻孔形成后,使用手推杆将轨迹测量探管送入下过筛管的钻孔中进行轨迹测量,解决了筛管下放后无法进行钻孔轨迹测量的难题。现场试验结果表明:该测量系统具有可靠性高、数据准确等特点。     

顶板定向长钻孔全孔下筛管技术的应用

为解决李雅庄煤矿复杂地质条件顶板定向长距离钻孔塌孔严重、瓦斯抽采浓度低且流量小的问题，根据煤层顶板高位定向长钻孔施工工艺及瓦斯抽采原理，开展了复杂地质条件的顶板定向长距离钻孔全孔下筛管护孔技术研究，形成了“成孔-退钻-小直径通孔-大直径扩孔-退钻-孔内下筛管-退钻”一体化全孔段下筛管技术，介绍了相关技术装备，开展了工程实践。在李雅庄煤矿典型复杂地质条件顶板的现场应用表明：该技术能实现复杂地质条件下全孔段快速下筛管，筛管下放深度达459 m，平均瓦斯抽采浓度和抽采纯量，分别提高5倍和10倍左右。     

碎软煤层筛管护孔技术在乌兰煤矿的应用

针对乌兰煤矿穿层钻孔完孔后孔壁易坍塌而堵塞瓦斯抽采通道,造成瓦斯抽采效率降低的问题,提出了一种碎软煤层筛管护孔技术。在分析乌兰煤矿地质概况的基础上,介绍了筛管护孔技术的技术原理和配套装备,选用了合理的筛管护孔钻具组合,制定了筛管护孔试验流程,在乌兰煤矿1080瓦斯治理巷进行了应用试验。试验结果表明,筛管下入器下筛管速度是人工下筛管速度的2~3倍;下入筛管试验钻场相比不下入筛管钻场瓦斯抽采纯量提高14.3%。碎软煤层筛管护孔技术筛管下入效率高,护孔效果显著,满足碎软煤层护孔的技术要求。     

松软煤层瓦斯抽采下筛管技术的应用

针对松软煤层瓦斯抽采孔壁稳定性差,易造成喷孔、塌孔,难下筛管,瓦斯抽采效率不理想的问题,介绍了全孔段下筛管技术的配套设备及工艺流程,并在张村煤矿对该技术进行了工业试验。结果表明:在松软煤层中全孔段下筛管工艺比传统工艺的成孔率高50%;全孔段下筛管工艺可以使单孔瓦斯抽采浓度提高2.8倍,单孔纯瓦斯流量提高2倍;而且全孔段下筛管技术护孔效果要远远高于传统工艺,尤其在松软煤层中采用该技术可以大大提高瓦斯抽采效率。