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大直径定向钻孔高效成孔钻进技术应用 被引量：15
1
作者 陈沁东 赵建国 杨冬冬 《煤炭工程》 北大核心 2021年第4期49-55,共7页
为了提高寺河煤矿工作面上隅角和回风瓦斯的治理效果,根据工作面顶板覆岩地质特征及开采条件,在煤层上覆顶板岩层内施工顶板高位大直径定向钻孔,依据经验公式确定了顶板大直径高位定向钻孔布置层位。针对顶板硬岩大直径定向钻孔施工过... 为了提高寺河煤矿工作面上隅角和回风瓦斯的治理效果,根据工作面顶板覆岩地质特征及开采条件,在煤层上覆顶板岩层内施工顶板高位大直径定向钻孔,依据经验公式确定了顶板大直径高位定向钻孔布置层位。针对顶板硬岩大直径定向钻孔施工过程中先导定向钻孔钻进及分级扩孔效率低的问题,将冲击螺杆马达、扭力冲击器与双级双速扩孔钻具分别应用于定向先导孔与扩孔施工,以提高顶板高位大直径定向钻孔整体施工效率。应用效果表明:冲击螺杆马达成孔技术与扭力冲击旋转扩孔技术提速效果显著,最高钻进速率分别为13.6m/h和11.1m/h,最终形成的?200mm大直径高位定向长钻孔保证了钻孔轨迹在煤层顶板裂隙带内有效延伸,实现了对采动卸压瓦斯的持续稳定抽采,取得了良好的瓦斯抽采和治理效果,平均单孔瓦斯抽采量达到3.36m^(3)/min,单孔瓦斯瞬时最大抽采量可达26.0m^(3)/min。 展开更多
关键词 顶板高位定向钻孔 大直径 冲击螺杆马达 扭力冲击器 双级双速
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煤层顶板硬岩大直径定向钻孔施工关键技术 被引量：4
2
作者 赵建国 《能源与环保》 2020年第10期139-143,162,共6页
根据顶板高位定向钻孔快速钻进成孔与工作面卸压瓦斯高效抽采治理需要,针对现有螺杆马达定向钻进技术与分级扩孔方法存在的问题,开展了顶板硬岩定向钻进与大直径扩孔钻进关键技术研究,开发了冲击回转定向钻进技术、扭冲回转定向钻进技... 根据顶板高位定向钻孔快速钻进成孔与工作面卸压瓦斯高效抽采治理需要,针对现有螺杆马达定向钻进技术与分级扩孔方法存在的问题,开展了顶板硬岩定向钻进与大直径扩孔钻进关键技术研究,开发了冲击回转定向钻进技术、扭冲回转定向钻进技术、扭冲旋转扩孔技术以及双级双速扩孔技术等钻孔提速新技术,研制了冲击螺杆马达、矿用小直径扭力冲击器、双级双速螺杆马达、组合式扩孔钻头等配套钻具。综合试验结果表明,硬岩定向钻孔平均机械钻进效率达到8.34 m/h,最高达到13.6 m/h,较常规螺杆马达定向钻进技术提升20%~30%;硬岩大直径扩孔终孔直径达到200 mm,机械钻进效率平均达到5.6 m/h以上,最高达到10.5 m/h。该技术提升了顶板硬岩定向钻进效率与大直径扩孔钻进效率,缩短了顶板高位定向钻孔的综合施工周期,为大直径高位定向长钻孔快速成孔与高效抽采治理回采工作面卸压瓦斯提供了可靠的技术手段。 展开更多
关键词 卸压瓦斯 大直径定向钻孔 冲击螺杆马达 扭力冲击器 双级双速
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煤层顶板大直径定向钻孔用双级双速PDC钻头设计及应用 被引量：3
3
作者 高晓亮 居培 赵建国 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期272-277,285,共7页
大直径定向钻进成孔技术的发展,为"以孔代巷"技术抽采采空区上隅角瓦斯提供了技术支持。受限于井下设备条件,常规大直径钻孔主要采用逐级扩孔工艺。然而,逐级扩孔钻进需要多次提钻、下钻,辅助时间长、工人劳动强度大。为提高... 大直径定向钻进成孔技术的发展,为"以孔代巷"技术抽采采空区上隅角瓦斯提供了技术支持。受限于井下设备条件,常规大直径钻孔主要采用逐级扩孔工艺。然而,逐级扩孔钻进需要多次提钻、下钻,辅助时间长、工人劳动强度大。为提高煤层顶板大直径钻孔成孔效率,开发了双级双速钻进工艺,该工艺采用螺杆马达与钻机分别驱动一级、二级钻头进行单次双级扩孔钻进,可大大提高成孔效率。通过分析双级双速钻进工艺特点、拟钻地层岩性等,从剖面形状、切削齿排布、水路设计以及导向器设计等方面设计了双级双速钻头,该钻头采用球头螺旋形导向器,更容易沿既有钻孔轨迹钻进;采用等切削布齿,提高破岩效率、降低切削齿不均匀磨损,进而提高钻头寿命与钻进效率。设计的双级双速钻头进行了现场试验,试验表明双级双速钻头能够沿先导孔钻进,较常规逐级扩孔钻头综合效率提高25%以上,使用后钻头磨损均匀,满足了双级双速工艺要求,大大提高了煤层顶板大直径钻孔施工效率。 展开更多
关键词 定向钻进 大直径钻孔 双级双速 钻头设计 PDC钻头
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王坡煤矿复杂顶板双级双速扩孔技术研究与应用 被引量：1
4
作者 赵凯凯 杨冬冬 +1 位作者 张亚洲 褚志伟 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第8期69-73,共5页
针对王坡煤矿复杂顶板高位大直径定向钻孔成孔难的问题,进行了双级双速扩孔技术研究;分析了复杂顶板大直径定向钻孔扩孔施工存在的技术难点,并针对性开发了基于孔口钻机机械能及孔底冲洗液压力能多动力联合的双级双速扩孔技术,并搭配三... 针对王坡煤矿复杂顶板高位大直径定向钻孔成孔难的问题,进行了双级双速扩孔技术研究;分析了复杂顶板大直径定向钻孔扩孔施工存在的技术难点,并针对性开发了基于孔口钻机机械能及孔底冲洗液压力能多动力联合的双级双速扩孔技术,并搭配三棱螺旋钻杆实现机械水力强排渣。煤矿井下实钻试验表明:双级双速扩孔技术装备搭配三棱螺旋钻杆能够在复杂顶板实现孔径120 mm到200 mm一次钻扩成孔,在复杂顶板砂岩层中平均机械效率可达20 m/h左右,大幅降低了常规扩孔施工的工作量,有效避免了局部孔壁坍塌引起憋压、卡钻等情况的出现。 展开更多
关键词 复杂顶板 双级双速 扩孔技术 顶板大直径钻孔 扩孔效率
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大直径高位定向孔一次钻扩技术及瓦斯抽采效果分析 被引量：6
5
作者 杨伟锋 刘建林 +2 位作者 刘飞 赵建国 褚志伟 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第1期50-56,共7页
针对“U”型通风回采工作面采动卸压瓦斯常规治理方式存在的综合效率低、治理成本高等问题,以山西晋城矿区某煤矿生产工作面为研究对象,提出采用φ200 mm大直径高位定向钻孔进行采动卸压瓦斯治理;基于该煤矿顶板大直径高位定向钻孔成孔... 针对“U”型通风回采工作面采动卸压瓦斯常规治理方式存在的综合效率低、治理成本高等问题,以山西晋城矿区某煤矿生产工作面为研究对象,提出采用φ200 mm大直径高位定向钻孔进行采动卸压瓦斯治理;基于该煤矿顶板大直径高位定向钻孔成孔技术难点分析,选型了关键钻进装备,包括ZDY20000LD型定向钻机、BLY460型泥浆泵车和多动力扩孔钻具;开发了复合强排渣定向钻进技术与多动力一次扩孔技术,实现了复杂地层条件下φ120 mm高位孔定向钻进与φ200 mm一次钻扩成孔,综合成孔效率较常规多次分级扩孔方式提高50%以上。瓦斯抽采效果表明:距煤层顶板30~40 m、距回风巷道40 m区域范围是采动裂隙密集发育区,钻孔平均瓦斯抽采体积分数保持在40%以上、最大瓦斯抽采纯量10.94 m^(3)/min,效果显著。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 大直径高位定向钻孔 定向钻进技术 多动力扩孔 双级双速螺杆马达
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煤矿井下双级双速扩孔技术研究与应用 被引量：8
6
作者 赵建国 李泉新 +1 位作者 刘建林 杨冬冬 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期133-138,共6页
针对顶板高位大直径定向钻孔分级扩孔综合效率低、钻具安全性差等问题,开发了双级双速扩孔方法,研制了双级双速扩孔钻具,包括直螺杆马达、一级钻头与二级钻头。运用等碎岩比功理论开展双级双速扩孔分级研究,确定了一级钻头与二级钻头切... 针对顶板高位大直径定向钻孔分级扩孔综合效率低、钻具安全性差等问题,开发了双级双速扩孔方法,研制了双级双速扩孔钻具,包括直螺杆马达、一级钻头与二级钻头。运用等碎岩比功理论开展双级双速扩孔分级研究,确定了一级钻头与二级钻头切削分界面直径为157 mm,一级钻头外径为165~172 mm。分别从壳体、马达动力总成、万向轴总成、传动轴总成与连接模块等方面开展设计研究,研制了φ105 mm双级双速螺杆马达。采用参数化设计方法,配套研制了多种规格的一级钻头与二级钻头。现场试验结果表明,双级双速扩孔技术可将高位定向钻孔直径由120 mm一次增扩至200 mm,综合钻进效率得到提高,钻孔瓦斯抽采效果良好,为工作面采动卸压瓦斯高效抽采定向长钻孔快速成孔提供了新方法。 展开更多
关键词 顶板高位定向钻孔 双级双速扩孔 扩孔分级 瓦斯抽采 扩孔钻头
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双级双速钻井工具设计与现场试验 被引量：5
7
作者 宿振国 唐志军 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期59-64,共6页
为了充分发挥PDC钻头高效破岩的技术优势,进一步提高其在低渗透地层的机械钻速,研究并设计了双级双速钻井工具。采用数值模拟方法建立了双级双速钻井时的井底岩石物理模型,分析了井底岩石应力分布状态及双级双速钻井的破岩和提速机理;... 为了充分发挥PDC钻头高效破岩的技术优势,进一步提高其在低渗透地层的机械钻速,研究并设计了双级双速钻井工具。采用数值模拟方法建立了双级双速钻井时的井底岩石物理模型,分析了井底岩石应力分布状态及双级双速钻井的破岩和提速机理;介绍了双级双速钻井工具的常见结构,指出了其技术优势;基于已有研究成果,并结合现场实际需要,从排量、输出扭矩与转速、钻进工具长度等方面进行优化设计,设计出了适用于φ215.9,φ241.3和φ311.1 mm井眼的双级双速钻井工具。设计的双级双速钻井工具在胜利油田3口井进行了现场试验,试验结果表明,双级双速钻井工具使用时钻压、泵压及工具性能稳定,机械钻速比邻井平均提高80.37%,总体效果显著。研究认为,设计的双级双速钻井工具综合性能好,在低渗透地层钻进时能够提高机械钻速,具有推广应用价值。 展开更多
关键词 双级双速钻井 PDC钻头 破岩机理 结构设计 参数优化 机械钻速 现场试验
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煤矿井下顶板高位大直径定向钻孔双级双速扩孔钻头研究 被引量：3
8
作者 韩佳良 刘建林 唐胜利 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第9期194-201,共8页
双级双速扩孔工艺技术可以实现煤矿井下顶板高位大直径定向钻孔的一次高效扩孔,克服常规正向多级扩孔技术方法提下钻工作量大、辅助钻进时间长和钻具安全性较差等局限性。扩孔钻头是实施多动力双级双速扩孔技术的关键工具,为进一步提高... 双级双速扩孔工艺技术可以实现煤矿井下顶板高位大直径定向钻孔的一次高效扩孔,克服常规正向多级扩孔技术方法提下钻工作量大、辅助钻进时间长和钻具安全性较差等局限性。扩孔钻头是实施多动力双级双速扩孔技术的关键工具,为进一步提高双级双速扩孔的碎岩效率,对双级双速扩孔钻头的冠部剖面形状、切削齿直径和切削齿结构参数进行优化设计;在此基础上建立了双级双速扩孔钻头和对应地层三维模型、有限元模型,采用动态分析软件模拟研究3种不同钻头直径的碎岩效果;优选一级钻头ф165~ф152 mm、二级钻头ф165 mm的钻头直径配比,利用新设计的双级双速扩孔钻头进行现场试验,完成2个120 mm钻孔一次钻扩至200 mm实钻施工,累积扩孔进尺474 m,扩孔综合钻效为5.6 m/h,最高钻速可以达到7 m/h。结果表明:双级双速一级钻头能够有效减少二级钻头的碎岩难度,延长钻头寿命,满足双级双速工艺要求,大大提高顶板高位大直径综合钻进施工效率。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 大直径定向钻孔 双级双速扩孔 钻头布齿设计 钻头直径比
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