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。     

碎软煤层韧性破坏-渗流耦合本构关系及其间接压裂工程验证

针对新疆艾维尔沟矿区大倾角碎软低渗煤层,设计了一种高性能三棱螺旋钻杆,其转矩性能更优,同时具备更大的排渣通道与更佳的孔壁稳定性,三棱螺旋结构既提高了钻杆的排渣效率,又可在钻遇碎软煤层时通过旋转钻杆、反复洗孔等方式有效解决由于垮孔、塌孔造成的卡钻、埋钻问题,可有效提高碎软煤层钻进深度。揭示了螺旋型三棱钻杆不同孔深段所需风压：孔深0~50 m时风压为0.44 MPa、孔深50~100 m时风压为0.53 MPa、孔深100~150 m时风压为0.61 MPa、孔深150~200 m时风压为0.67 MPa,并提出一套适用于大倾角碎软低渗煤层下向长钻孔钻进施工工艺。针对2130煤矿25222运输巷,在下帮施工20个下向长钻孔并开展了下向长钻孔排采试验,在排采的60 d内,甲烷抽采纯流量前10 d由0.10 m³/min快速降低至0.04 m³/min、之后30 d由0.04 m³/min缓慢降低至0.02 m³/min、最后20 d由0.02 m³/min缓慢增加至0.04 m³/min,达到了排采试验目标。试验结果表明, 采用三棱螺旋钻杆+中风压排渣钻孔工艺能够有效解决常规回转钻进成孔率低、孔深浅、工期长的问题,利用下向长钻孔解决工作面条带瓦斯抽采在新疆艾维尔沟矿区的推广应用奠定了基础。

     

煤层钻孔风力排渣方式探索

基于煤矿进行顺层长钻孔打钻存在风压不足的现状,根据现场情况,对煤层钻孔风力排渣方式进行了探索,提出了风力排渣供风新方法——脉动通风及钻杆分风,建立了实验装置,进行了模拟实验研究。发现脉动通风有助于解决钻孔堵塞,而钻杆分风即钻杆底部加密钻孔通风对解决钻孔底端的钻屑沉积有帮助。为顺层长钻孔的顺利施工提供了依据。     

三棱钻杆在中软煤层顺层瓦斯抽排钻孔的应用

为了解决传统钻杆在中软煤层或煤与瓦斯突出煤层顺层钻孔时的卡钻、埋钻、排渣效率低、瓦斯突出严重、机械化程度不高等问题,采用了使钻杆形成3个半圆形的间隙,扩大排出煤粉和瓦斯的通道,随着钻杆边的搅动,钻渣被压力风悬浮起来,同时在风量、风速的作用下向孔口传输运移,据此研制了新型三棱钻杆,根据丁集矿的大量试验,对已应用的三棱钻杆的不足之处进行了改进,结果表明,三棱钻杆在中软煤层顺层抽排瓦斯钻孔施工中能够高效成孔。     

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。     

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。     

松软特厚强黏结性突出煤层抽放钻孔工艺研究

为了解决松软特厚强黏结性突出煤层中抽放钻孔施工困难的问题,以新疆艾维尔沟矿区1930煤矿2上煤层为研究对象,通过6次现场试验及应用,对常规钻孔工艺与液压钻机配套三棱钻杆水排渣工艺进行对比分析。结果表明,液压钻机配套三棱钻杆水力排渣工艺能够有效避免孔内煤渣黏结,且护孔效果明显,对提高成孔率十分有利。     

φ73 mm圆弧角三棱钻杆研制及应用

简要介绍了φ73 mm高强度圆弧角三棱钻杆的设计和关键制造技术。通过现场试验,累计施工210个钻孔,最大钻孔深度202 m,平均钻孔深度约122 m,钻孔成孔率达到93.8%,与常规三棱钻杆相比,φ73 mm圆弧角三棱钻杆具有更好的排渣效果和更高的钻孔成孔率,能够有效降低钻杆断裂事故的发生,在相似地层条件具有较高推广应用价值。     

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。     

煤层钻孔风力排渣模拟实验研究

基于两相流的有关原理对煤层钻孔风力排渣进行了研究,结合现场情况,建立了煤层钻孔风力排渣实验装置,对风力排渣进行模拟实验．测定了排渣系统中各段的压力损失,分析了各段压力损失的比重,研究了风量、风速、钻屑运动速度、固气比和压力损失等之间的内在规律．结合理论分析得出了最小排渣风速公式,该公式反应了煤层瓦斯突出钻屑量指标、钻孔直径、钻杆直径、钻进速度等参数对排渣过程的影响．实验得出的结论为现场选择设备型号提供了理论依据．     

肋骨钻杆中风压钻进技术在顾桥矿的应用

介绍了肋骨钻杆中风压钻进技术在顾桥煤矿1121(1)工作面运输顺槽的井下复杂地层瓦斯抽采钻孔施工情况,经实际验证该技术在成孔深度、防埋钻及钻进时效等方面有明显优势,取得了较好的钻进效果。     

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。     

圆弧形三棱抽放钻杆在梁北矿的应用

神火集团梁北矿本煤层瓦斯抽放钻孔浅,密度小,工作面沿走向中部煤体内存在钻孔空白带,使瓦斯得不到有效抽排.介绍了圆弧形三棱抽放钻杆在神火集团梁北矿高瓦斯、高压力、软煤层中施工本煤层瓦斯抽放钻孔的应用及其优点,并对圆弧形三棱抽放钻杆与普通圆钻杆进行了比较.     

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。     

顺层瓦斯抽采长钻孔气举排渣模拟试验研究

气举排渣困难及其导致的卡钻、抱钻甚至喷孔事故一直是困扰顺层长钻孔瓦斯抽采技术的重要因素;利用数值仿真与现场试验相结合的方法,对顺层瓦斯抽采长钻孔气举排渣进行了系统研究。研究发现：煤屑粒径较小时,风量和产屑量是煤屑沉积的最主要因素,而对于当煤屑粒径较大时,煤屑沉积受到风量、钻杆转、产屑量3个方面的影响;当风量为500 m³/h时,钻杆转速需要超过80 r/min才能保证有效排渣,而当风量分别为400、300 m³/h时,钻杆的转速需要超过120、200 r/min才能保证有效排渣;为了有效排渣,钻杆的转速应保持在80～120 r/min,且风量应在400 m³/h以上。     

高地应力煤层卸压防突钻孔施工技术与应用

针对我国煤矿面临的冲击地压灾害,提出高地应力煤层大直径卸压防突钻孔技术。分析高地应力煤层钻孔的卸压防突机理。对比现有煤层钻孔施工技术,选择适合高地应力煤层的空气钻进工艺,确定供风方式,给出风量、风压等参数的计算方法,研制具有辅助排渣功能的高强度大通径宽翼片螺旋钻杆。在高地应力矿区进行了现场试验,对比了井下管路系统压风与移动式空压机压风的排渣效果。形成适合高地应力煤层卸压防突钻孔施工的中风压大通径宽翼片螺旋钻杆空气钻进工艺。     

复杂煤岩层复合强排渣定向钻进工艺及应用

针对复杂煤岩层顶板高位孔定向钻进技术难题,提出复合强排渣定向钻进工艺,设计了以泥浆脉冲随钻测量系统与三棱螺旋钻杆为核心的强排渣定向钻具组合,分析了三棱螺旋钻杆强排渣技术原理,形成了复合强排渣定向钻进成套装备。在王坡煤矿3314采煤工作面进行了应用研究,结果表明：在以泥岩为代表的复杂顶板岩层中,完成顶板高位定向钻孔6个,成孔率达到100%,最大钻孔深度500m,日平均进尺不低于70m,累计定向钻孔进尺2325m,钻孔成孔效率与成孔率较常规定向钻进工艺大幅提升。为利用顶板高位定向长钻孔代替高抽巷进行工作面及采空区瓦斯抽采治理、保障采煤工作面的安全高效生产提供了技术支撑。     

松软突出煤层合理钻杆研制及应用

松软突出煤层由于受煤和瓦斯赋存特征、高地应力、高瓦斯压力的综合作用,造成本煤层钻孔卡钻、塌孔现象经常发生,导致防突措施钻孔施工不到位,引起矿井采掘抽关系紧张,形成严重的安全生产隐患。在分析引起松软突出煤层钻进困难的原因之后,提出了合理的钻杆钻进排渣方法,并研制了新型高强三棱刻槽钻杆,在突出矿井本煤层孔钻进取得了良好的效果。     

郭庄矿松软煤层螺旋钻杆钻进技术及压力特征显现研究

为解决松软煤层螺旋钻杆在施工及验收过程中存在的钻进困难、验收误差大、人力物力消耗大等问题,根据郭庄矿工作面的现有情况,通过分析郭庄矿工作面螺旋钻杆施工工艺,采取了ZDY4200LP钻机和KGY8-2型压力传感器,从而对钻杆钻进和退钻过程中的压力进行监控,利用软件自动计算钻杆深度,进行误差测算,实时监控钻杆所受压力的曲线特征。提取压力曲线监测数据,分析退钻过程压力特征,从而确定退钻杆数量,确定钻孔进尺,为钻孔安全高效施工提供可靠依据。     

松软突出煤层顺层钻孔施工工艺改进

对于松软的突出煤层,采用螺纹或螺旋钻杆施工时往往会出现排渣不畅现象,导致卡钻、埋钻等事故,钻孔长度难以达到设计要求,致使顺层钻孔成孔率较低、钻杆利用率小,造成消突效果不好、经济效益不高。为解决此类问题,临涣煤矿引进三棱钻杆进行顺层钻孔施工,取得了良好的效果。