PDC实钻性能的测试与评价

在总结分析国内外有关PDC切削齿性能测试方法的基础上,采用常规检测方法对不同生产厂家的5种PDC产品的磨耗比、冲击韧性和热稳定性进行测试、评价和优选,并对优选出的2种PDC在微钻试验平台上进行实钻性能测试。结果表明:用微钻试验的钻进效率衰减系数和钻进效率均峰值来评价PDC实钻性能,方法科学,数据准确,结果实用,可作为煤矿用PDC钻头切削齿选型的参考依据。      

穿层瓦斯抽采钻孔用随钻式掏穴钻头设计

为提高穿层钻孔瓦斯抽采效果,目前常采用掏穴钻进技术增大煤层段局部钻孔直径,避免了岩层孔段的无效进尺,但受掏穴钻头结构限制,一般需要在先导钻孔完成后提钻,然后重新下入掏穴钻头进行掏穴钻进,存在工序多、辅助作业时间长的问题。为解决以上问题,采用齿轮齿条结构形式设计了一种随钻式机械掏穴钻头。该钻头在岩层孔段钻进时翼片收回,进入煤层后,利用水力参数的改变推动带齿条的活塞轴向运动,活塞带动带齿轮的翼片旋转并张开,从而进行掏穴钻进;掏穴钻进完成后,翼片缩回,钻头顺利退出钻孔,进行封孔连抽。现场试验结果表明,该钻头能够在岩层段保持闭合时进行先导孔施工,进入煤层后增大泵量时可顺利张开并进行掏穴钻进,增大了煤层孔段钻孔直径,降低了穿层钻孔辅助作业时间,提高了穿层钻孔掏穴施工效率。     

液动潜孔锤钻进技术在潘一煤矿井下穿层钻孔中的应用

以穿层钻孔方式进行松软煤层瓦斯预抽采极大地克服了松软煤层瓦斯治理难的问题,然而部分矿区煤层顶(底)板岩石坚硬,影响了钻孔施工效率。结合地质岩心钻探的优势,将液动潜孔锤与高强PDC钻头结合应用于煤矿井下穿层瓦斯抽采孔施工中。淮南潘一煤矿现场试验表明,该工艺方法较传统回转钻进方法,钻进效率提高了83%,钻头进尺寿命提高近5倍,具有良好的经济性能。采用清水为冲洗介质,无粉尘污染,噪声污染小,较为适合空间狭小的煤矿井下巷道施工。     

尖齿状金刚石复合片钻头在油页岩矿区的钻进实验

松辽盆地青山口组和嫩江组含油页岩系,夹有数十层白云岩透镜体或条带。在对该油页岩系进行钻探时,由于经常遇到硬度较大的白云岩层,使用普通的硬质合金钻头不仅进尺极其缓慢,而且钻头损坏严重,寿命短。为解决此钻探难题,研制开发具有高耐磨性和穿透能力强的钻头势在必行。为此,研发了尖齿状金刚石复合片钻头,并进行了现场钻进实验。结果表明,这种钻头在含白云岩层的油页岩地层钻进时,不仅钻进速度高,而且具有高耐磨性、寿命长,其综合技术经济指标远远优于常规硬质合金钻头。     

随钻掏穴增透技术在瓦斯抽采穿层钻孔中的应用

针对穿层钻孔煤层段扩孔掏穴施工时需要二次下钻、施工工序复杂、施工周期长等问题,研制了一种随钻扩孔掏穴PDC钻头,并在九里山矿进行了现场试验,钻头累计施工钻孔2个,累计孔深48 m,煤层段掏穴扩孔施工17.4 m,累计出煤量约20 t。试验结果表明:在穿层钻孔施工时,随钻扩孔掏穴PDC钻头可实现穿层钻孔与煤层段扩孔掏穴的一次性施工,简化了施工工序,缩短了施工周期,使用效果良好。     

水敏性软硬交错地层瓦斯抽放孔PDC钻头的设计与应用

贵州地区煤炭资源中瓦斯突出灾害非常严重,矿下掘进前的瓦斯抽放工程量巨大。在瓦斯抽放孔钻进施工过程中,由于现场操作的不熟练和使用钻头的盲目性,使用的钻头数量不仅非常大,而且效果较一般。针对当地复杂地层,对钻头进行了改进设计,取得了良好的效果。钻头寿命由原来的166.5 m提升至399 m,钻进效率由8 m/h提高到12.4 m/h左右。