煤矿下斜钻孔用水力冲孔器流体力学分析与结构优化

随钻型水力冲孔器的研制,解决了煤矿井下水力冲孔施工中需要成孔后再下入冲孔器的问题,在上仰穿层钻孔中取得了良好的使用效果。但是在近水平或下斜钻孔中,由于冲孔钻渣重力作用难以随钻井液排出孔口,易造成塌孔、抱钻等孔内事故。文章通过对水力冲孔施工过程及水力冲孔器进行流体力学分析,计算水力冲孔钻具内沿程损失、冲孔器水力换向阀水力压力、排出钻渣需要的冲洗液上返流速等,并通过增加底喷水眼的方法,增大冲孔流量,提高钻井液上返流速,从而解决排渣困难的问题,并根据改进后的水力参数对冲孔器的复位弹簧进行了重新设计。采用改进型水力冲孔器进行了现场试验,试验表明在近水平下斜钻孔中,改进型水力冲孔器换向阀工作稳定,钻渣能够排出孔内,满足了矿方煤层下斜钻孔水力冲孔施工要求。     

PDC钻头三点测绘理论分析与实践

为精确测量PDC钻头上复合片的空间位置参数和空间角度参数,提出了三点测绘理论,使用MATLAB编制了计算软件,并对此三点测绘理论进行了实践检验。运用空间解析几何和坐标变换的知识推导出了三点测绘理论系列公式,只需使用模具画线工具测得复合片边缘上任意三点坐标,即可计算出复合片的空间位置参数和空间角度参数。实践检验证明:三点测绘理论可行;MATLAB计算软件使用简单,计算结果快速准确,具有非常高的精度。使用三点测绘理论可以获得PDC钻头加工精度信息用以检验PDC钻头,也可测绘PDC钻头,了解其他厂家的钻头设计和生产情况,便于吸取和积累经验。     

负紧密距值对煤矿用钻杆螺纹的影响分析及计算

以煤矿用钻杆联接螺纹的负紧密距为研究对象，采用理论分析和实例计算手段对螺纹联接后的导向面间隙值、承载面接触长度、最大轴向拉力和最大静扭扭矩进行分析，并研究了该值改变对上述参数的影响规律。结果表明：负紧密距值增大会导致螺纹旋合后导向面间隙增大、承载面接触长度减小、最大轴向拉力减小、最大静扭扭矩减小；较大的负紧密距值有助于井下恶劣条件下钻杆拧紧和拆卸；以φ73 mm外平钻杆为例，负紧密距值每增加1 mm，则导向面间隙增加100%，承载面接触长度减小6.2%，最大轴向拉力减小6.2%。