煤矿瓦斯地质钻探用钻杆工作机理探讨

在非平衡条件下进行的瓦斯地质钻探工作中,根据不同的瓦斯地质条件设计、制造不同类型的钻杆,在解决松软煤层的钻进中取得了较好的效果.结合实际工作中不同钻杆的使用情况,对其排渣机理、适用条件以及应用中要注意的问题和工艺参数进行了论述,对钻具级配的选择具有指导意义.     

模型试验在钻杆柱研究中的应用

在忽略钻头、钻铤和主动钻杆几何尺寸,且不考虑接头影响条件下,以相似理论为基础,结合模型试验条件,对钻杆柱的扭应变分析模型进行了研究。通过对ф50、ф89钻杆在相同边界条件下的试验模型分析,建立了两种钻杆之间扭应变模型规律性的认识,为进一步认识钻杆的多面性提供有力的保障,也为钻杆的优化设计提供重要的参考依据。     

模型试验在钻杆柱研究中的应用

在忽略钻头、钻铤和主动钻杆几何尺寸,且不考虑接头影响条件下,以相似理论为基础,运用模型试验,对钻杆柱的扭应变进行了分析研究。通过对φ50、φ89钻杆在相同边界条件下的实验分析,得到2种钻杆之间扭应变差异的规律,可为认识钻杆的全面性提供有力的保障,为钻杆的优化设计提供重要的参考依据,对工程钻进具有一定的指导意义。     

煤矿用全自动钻机滑落式钻杆箱的研究

针对煤矿用全自动钻机的开放式钻杆箱容纳能力有限、钻杆续接能力不足等问题,提出了一种滑落式钻杆箱结构,在阐述滑落式钻杆箱的工作原理的基础上,对其进行了运动学和动力学仿真,得到了钻杆滑落速度、加速度及钻杆受力动态曲线,并对滑落式钻杆箱进行了工业性试验,结果表明:滑落式钻杆箱中的钻杆滑落有序,运行稳定可靠。     

螺旋槽定向钻杆螺纹强度分析

针对螺旋槽定向钻杆的螺纹联接处在使用过程中容易出现的强度失效问题,结合钻杆的受力特点,对其螺纹强度展开研究,建立了钻杆螺纹的三维模型,应用有限元法分析了钻杆分别在受扭矩、拉力、压力工况下,螺纹的应力分布规律。依据分析结果,提出了钻杆在工作条件下的薄弱位置。研究结果表明:在不同工况下,螺纹应力分布特点各不相同。螺纹的首尾两端是强度失效更可能发生的位置。     

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。     

煤矿钻探用钻杆疲劳寿命预测研究

目前矿用钻杆在煤矿井下施工疲劳寿命预测困难,无报废标准和报废依据,导致煤矿井下钻杆断裂事故频发,严重影响煤矿井下勘探钻孔、瓦斯抽采钻孔、探放水钻孔的施工安全和施工进度。矿用钻杆的工况条件复杂,基于弹塑性力学无法对钻杆疲劳寿命、断裂失效原因、结构工艺的优化提高进行可靠研究;通过综合钻杆所受到转矩、弯矩、轴向力以及井壁的约束作用力等复合载荷条件建立钻杆约束模型,提出基于断裂力学和损伤力学、运用解析法和有限元分析方法对钻杆的疲劳寿命进行研究,并基于研发的钻杆动态性能试验系统对钻杆的疲劳寿命进行试验,提出矿用钻杆疲劳寿命预测研究方法,为钻探施工和钻杆的设计提供依据。结果表明:按照现有钻杆杆体、螺纹的加工工艺,73型钻杆在转矩4 000 N·m,施工钻孔终孔直径为96 mm时,通过钻杆动态性能试验系统对钻杆的疲劳寿命进行试验,钻杆的疲劳寿命为5.32×10~5～4.78×10~5转,疲劳寿命与所建立的钻杆疲劳寿命预测模型一致,钻杆疲劳寿命最小位置在公螺纹处,杆体在受到1 mm以下划痕对钻杆整体疲劳寿命无影响。     

基于ANSYS软件的钻杆扭转振动分析

钻杆是钻进工程中十分重要的部件,解析法难以完成精确地和全面地认识钻杆的任务,ANSYS大型软件却提供了可能.以钻杆的扭振为切入点,用ANSYS软件对2000 m以内钻杆在垂直孔、不考虑接头影响和忽略钻头几何尺寸条件下的整体扭转振动进行分析,得到钻杆壁厚、钻杆长度、钻铤长度对固有频率的影响及具有意义的一些认识,同时获得钻杆柱扭转振动的一、二、三、四阶固有振型.     

刻槽钻杆在东峰煤矿的应用

在煤矿掘进过程中,要求"有掘必探,先探后掘",普通光面钻杆在遇松软煤层、无碳柱等地质条件时,钻孔深部在地应力、瓦斯压力以及钻杆扰动力的作用下容易卡钻,极易发生丢钻杆现象,致使探测工作无法进行,间接影响工作面的掘进,针对这种情况,研制了小直径加长刻槽钻杆,通过矿方试用,有效解决了掘进过程中的钻探问题.     

自动钻机钻杆储运装置探讨

储运装置是自动上下钻杆的关键装置之一,直接影响着钻杆的自动上下功能。介绍了钻杆自动上下料原理及其储运机构,对存在问题进行了分析,并对采用斜度补偿、分体组装、加大导向间距以及提升板等措施对钻杆箱改进进行了探讨,提高钻杆拾取稳定性。