直旋混合射流钻头流场及关键参数研究

水力喷射径向钻井技术中核心部件为水射流钻头,对钻进效率和开采效果有着决定性影响,而直旋混合射流钻头兼具扩散角度大、轴线速度高的优势,满足水力喷射径向钻井的技术要求。为了得到直旋混合射流钻头最优结构参数,利用数值模拟方法,分析不同参数的钻头流场三维速度沿径向、轴向的分布规律,对比得到叶轮的最优参数:叶轮长度5 mm、叶轮槽个数6个、腔收缩角60°。最后通过钻头钻孔试验对不同叶轮槽数量的钻头钻孔性能进行分析,验证了仿真结果的正确性。     

水力化小曲率拐弯钻机应用研究

以提高低渗、难抽煤层抽采效率为研究对象,提出了一种基于水力射流技术的煤矿井下径向水平钻井技术,研究了基于水射流的小曲率拐弯钻机,建立了水力径向钻井破煤及自进模型,提出了影响径向钻进效率的因素;优化了水力径向钻进用喷嘴结构;建立了以水力径向钻井和分段压裂相结合的难抽煤层增透技术体系和工艺流程。并在阳煤集团新景矿进行了现场试验,现场监测分析表明,水力径向钻进结合分段压裂技术能有效、充分改善煤层瓦斯流场,显著提高煤层瓦斯抽采效率。     

煤矿井下硬岩层高效成孔方法研究与应用

针对安徽淮南、河南义马等矿区在施工穿层钻孔钻硬岩时钻进效率低、钻头消耗量大等问题,通过优化钻头结构、引进超高压液动冲击器等方法,对弧角式钻头回转钻进、低压液动回转冲击钻进及超高压液动冲击回转钻进等3种钻进工艺进行了研究,分4类钻具组合共进行了7组工程试验。试验表明,对不同硬度级别的岩石,3种钻进工艺钻进效率差别较大,其中超高压液动冲击钻进和圆弧式钻头回转钻进是2种较为高效的途径。在坚固性系数f=15的岩层中钻进时,超高压液动冲击器钻进效率达到气动冲击器钻进效率的7倍左右。     

泵吸反循环钻进翼状钻头的特性分析

在钻孔罐注桩施工中,采用泵吸反循环钻进工艺,使用的钻头常见的有翼状钻头、笼式钻头、牙轮钻头和滚刀钻头等。翼状钻头和笼式钻头用于钻进各类砂土层,牙轮钻头和滚刀钻头主要钻进基岩。与笼式钻头相比,翼状钻头在砂土层中钻进具有更好的犁切     

基于套管钻井工艺的可钻式钻头研究

套管钻井工艺可有效解决在采动稳定区实施钻井时的井眼塌孔问题,可钻式钻头与常规PDC钻头相比,钻头体结构重新设计,以满足可钻性要求以及正常的钻进功能。结合使用的具体要求,可钻式钻头在布齿设计上进行了相应的优化和改进,使用力平衡技术对钻头布齿参数进行优化改进,以使钻头布齿满足要求。基于有限元软件分析,可钻式钻头的结构强度满足钻进要求,钻头结构设计合理。     

某金矿水平绳索取心钻进钻头选型及试验分析

为探明矿产储量和矿带产状,进行了水平绳索取心钻进试验。由于试验场地地质条件复杂,钻头不能很好的适应地层,未取得理想钻进效果。通过对绳索取心钻头的选型试验,重点分析了水平钻进对钻头的影响。结合完孔后的钻孔轨迹,逆向分析了水平钻进与钻孔轨迹的关系。选出了适合该矿区的钻头,并提出了钻头的改进方法及防止钻孔弯曲的建议。     

地浸砂岩型铀矿弹塑性致密泥岩钻头的研究与应用

针对北方地浸砂岩型铀矿超过400 m钻孔钻进中弹塑性致密泥岩钻进效率低的问题,研究试验了钻头,提高了钻进效率,总结了操作技术.用φ104 mm中八角阶梯肋骨钻头钻进较软弹塑性致密的光滑的红褐色、浅绿色"打滑"泥岩;用φ104 mm中八角阶梯肋骨钻头钻进较软弹塑性致密的灰色致密泥岩;用φ104 mm交错式圆片状复合片钻头钻进脆性较大的黑灰色弹塑性致密泥岩;用φ104 mm交错式圆片状复合片钻头钻进灰白色脆性较大的弹塑性致密泥岩;用φ104 mm双环式齿形复合片钻头钻进弹塑性致密硬泥岩.     

青海夏日哈木矿区地层钻进特点与钻探工艺研究

夏日哈木矿区地层复杂,在青海祁漫塔格重点成矿带具有一定的代表性。该矿区地层呈脆性,坚硬并且破碎,部分钻孔钻进过程中存在钻头寿命低、钻进效率低、孔内事故多等问题。针对该矿区地层特点及钻进难点,在总结以往工作经验基础上,对钻头选型及参数选取、钻机选择及时效分析、钻具振动及处理、钻井护壁及堵漏、钻孔结构设计及施工等方面进行分析并提出综合应对技术措施。     

旋流喷嘴钻头在NP32-3646井的现场应用分析

南堡32-3646井是一口四开三段制定向井,设计井深5798 m。3864~4265 m(井斜29.18°的稳斜段)试验了五刀翼旋流喷嘴PDC钻头(主切削齿直径16 mm,3个11 mm常规水眼和4个18 mm旋流喷射水眼)。针对深井超深井钻进中常采用的相对较高的钻井液密度和粘度,不利于提高钻头破岩效率的问题,在系统介绍旋转射流发生机理和破岩机理的基础上,对NP32-3646井五刀翼旋流喷嘴PDC钻头现场应用情况进行了分析。试验结果表明,旋转射流因具有切向、轴向和径向三维速度,可在高粘钻井液条件下更好地改善井底清岩效果,并通过剪切、冲蚀、拉伸和磨削等多种方式实现辅助破岩,从而提高钻井效率。试验钻头进尺401 m,平均机械钻速4.45 m/h,可较好地满足现场钻进需要,具有良好的推广应用前景。     

煤矿井下定向长钻孔用新型PDC扩孔钻头的研制及应用

针对煤矿井下长钻孔扩孔钻进时,普通PDC扩孔钻头存在钻进效率低,钻头寿命短,可靠性低等问题,结合煤矿井下近水平定向长钻孔扩孔施工的工艺特点,改进扩孔钻头和导向器的结构,研制了一种新型结构组合式PDC扩孔钻头,并进行了现场试验。试验结果证明,新型组合式扩孔钻头具有钻进效率高、寿命长、保直效果好等优点,试验单只钻头累计进尺达2 364 m,满足了煤矿井下近水平定向长钻孔扩孔施工的需求。     

超短半径水平孔钻具及导向器的应用研究

高压水射流径向水平孔钻进技术是水平孔施工技术之一,它是在垂直瓦斯抽放或煤层气勘探钻孔布置机械或水力扩孔装置,对准选定的煤层部位进行扩孔。扩孔后下入特制的转向工具在300 mm的曲率半径内实现由垂直转向水平。该技术可以使用同一垂直钻孔,在不同煤层内完成多个水平钻孔。这些径向水平钻孔的形成,沟通了新的瓦斯流动通道,从而大幅度提高瓦斯抽放效率。     

径向水力喷射钻井技术在煤矿注浆孔中的应用

采用石油行业径向水平喷射钻井技术在煤矿注浆堵水方面可实现水平定向射流成孔,在薄层灰岩、奥陶系灰岩承压含水层中寻找沟通裂隙,尤其在直井或分支井段较小漏水的情况下可进行多分支喷射,还可以加适量盐酸、酸化缓蚀剂进行局部酸化沟通裂隙,压裂地层,从而降低注浆压力,提高注浆堵水效果。径向水力喷射钻井在峰峰集团梧桐庄矿9号注浆孔应用取得了一定的成效。该技术也可作为地热井增大水量的一种手段。     

径向水平钻孔直旋混合射流钻头设计与破岩特性

为解决高压水射流径向水平钻孔时孔径和孔深相互矛盾的问题,设计了一种兼具直射流和旋转射流特点的直旋混合射流钻头。给出了射流钻头设计方法,通过破岩实验,分析了直旋混合射流钻头结构对其破岩特性的影响。结果表明,直旋混合射流结合了直射流和旋转射流优点,比锥形喷嘴圆直射流扩孔能力强,比纯旋转射流钻孔深度大。影响直旋混合射流钻头破岩效果的结构参数较多,存在最优破岩效果结构参数,可通过不同参数组合调节破岩钻孔特征。需要进一步开展流场结构与破岩机理分析,为径向水平钻孔中射流钻头的设计提供更好的指导。     

基于水射流割缝煤层区域动态指标研究

基于水射流割缝煤层增透技术,分析了割缝后煤体应力分布状态,计算了割缝钻孔径向应力和切向应力。在理论分析水射流割缝钻孔影响半径的基础上,确定基于水射流割缝钻孔布置的技术工艺。根据现场实测数据,统计分析了动态指标,对水射流割缝后煤层瓦斯抽采增透效果进行了验证。中兴矿现场试验表明:与常规钻孔相比,采用水射流割缝钻孔瓦斯抽采浓度提高3.6倍、流量提高2.7倍、纯流量提高9.7倍;上覆三采西翼回风巷平均风排瓦斯涌出量最大减少0.68 m³/min,降低26.98%;水射流割缝钻孔段瓦斯含量降低0.48 m³/t;抽采半径为3.0 m时,水射流割缝钻孔段抽采时间41 d,相比常规钻孔抽采时间缩短43 d。     

管道自进式高压水射流清洗技术的应用

自进式高压水射流清洗技术是传统的高压射流清洗技术的最新发展 ,是随着高压水射流技术发展起来的高新清洗技术。由于该技术能在不采用绳索牵引的情况下清洗 3 0 0m以上的长管、弯管、螺旋管等 ,拓宽了高压水清洗的应用范围 ,使清洗效率进一步提高     

钻孔口旋转水射流吸除尘试验研究

为解决钻孔产生粉尘的治理问题，提出了钻孔口旋转水射流吸除尘技术，分析了旋转水射流吸除尘原理，进行了钻孔口旋转水射流吸除尘试验。结果表明，钻孔口采用旋转水射流吸尘除尘技术降尘效果明显，且系统简单、使用方便。     

磨料射流钻割一体钻头研制及切割特性研究

详细说明了磨料射流钻割一体压控钻头结构组成及其工作过程,介绍了高压磨料射流切割煤岩原理,通过试验,总结分析了磨料硬度、磨料粒径以及磨料流量对钻头切割性能的影响。     

煤矿井下全液压钻机的现状及发展趋势

阐述了目前煤矿井下全液压钻机的工作原理和性能要求,从整机结构形式、驱动钻头回转的动力源和液压系统3个方面对煤矿井下全液压钻机进行了对比分析,总结出存在的问题。在此基础上,重点指出采用负载敏感技术的智能控制是高效全液压钻机的发展趋势。     

径向水平钻孔直旋混合射流喷嘴流场特性分析

为解决高压水射流径向水平钻孔时孔径和孔深相互矛盾的问题,设计了一种兼具直射流和旋转射流特点的直旋混合射流喷嘴。运用数值模拟方法,采用RNGk-ε湍流模型对所设计喷嘴的内外流场进行了三维流动特性分析,运用高速摄影对射流结构和破岩特征进行了对比。结果表明,直旋混合射流喷嘴所形成的射流具有直射流和旋转射流特征,比锥形直射流喷嘴扩孔能力强、比旋转射流喷嘴钻孔深度大。直旋混合射流的轴向速度与直射流相比不存在等速核,与旋转射流相比轴心速度高,能够形成一定的钻孔深度,不会形成孔底锥起;切向速度沿喷嘴径向呈现“M”型分布,能形成较大的孔径;径向速度呈轴对称分布,存在明显的漫流层,有助于岩屑的脱离。流场特性模拟结果与实际破岩钻孔特征基本一致。     

旋转水射流割缝提高穿层钻孔抽采效果的试验研究

从旋转射流的理论基础和煤岩失效2个方面对旋转射流割缝的机理进行了研究。通过扩大穿层钻孔直径,增加了煤层暴露面积和卸压范围,提高穿层钻孔的抽放效果。结果证明,旋转水射流割缝技术技术可行,抽采效果显著,是提高穿层钻孔抽采效果的有效途径之一。