中硬煤层瓦斯穿层钻孔无泵式双通道机械掏穴钻头设计与应用 被引量：6

1

作者 高晓亮 邵国杰 杨虎伟 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期159-164,共6页

为了解决随钻式掏穴技术钻进中需要配套泥浆泵调节流量以切换钻进、掏穴状态,控制效果不甚理想等问题,开发了无泵式双通道机械掏穴钻头,该钻头配套双通道钻杆及双通道送水器使用,在钻具内形成2套互不连通的水路,环空水路用于冷却钻头携... 为了解决随钻式掏穴技术钻进中需要配套泥浆泵调节流量以切换钻进、掏穴状态,控制效果不甚理想等问题,开发了无泵式双通道机械掏穴钻头,该钻头配套双通道钻杆及双通道送水器使用,在钻具内形成2套互不连通的水路,环空水路用于冷却钻头携带岩粉进行正常钻进,中心水路用于控制刀翼开合,大大提高了刀翼开合的控制精度,同时无需配套泥浆泵,提高了随钻掏穴技术应用范围。通过钻头结构设计、齿轮齿条计算以及水路结构优化等,提高了钻头可靠性,采用设计的钻头在淮北朱仙庄煤矿进行了现场试验,试验共完成了?120 mm的钻孔101个,施工总进尺2 861.5 m,钻孔平均深度28.3 m,出煤量0.20~0.69 t/m,单孔平均出煤量0.22 t/m。采用双通道造穴技术可将原常规施工?120 mm钻孔直径扩大至4.1倍。试验证明:设计的双通道机械掏穴钻头,能够满足无泵式机械掏穴的需求,大大提高了施工效率。本研究为低透煤层瓦斯抽采增透提供了钻具支撑,为本行业类似掏穴钻孔施工提供了技术方案。 展开更多

关键词 无泵式 双通道 掏穴钻头 钻头设计 中硬煤层

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降低井底岩石抗钻能力的钻速提高方法研究及钻头设计 被引量：1

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作者 刘永旺 李坤 +3 位作者 管志川 毕琛超 霍韵如 于濮玮 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期11-20,共10页

为解决深部地层岩石硬度大、研磨性强、地应力高及可钻性差导致的钻头破岩效率低、钻井速度慢的问题,在分析现有提速技术的基础上,提出了释放地层应力、降低井底岩石抗钻能力的钻井提速新思路,基于该思路设计了井底应力诱导卸荷钻头、... 为解决深部地层岩石硬度大、研磨性强、地应力高及可钻性差导致的钻头破岩效率低、钻井速度慢的问题,在分析现有提速技术的基础上,提出了释放地层应力、降低井底岩石抗钻能力的钻井提速新思路,基于该思路设计了井底应力诱导卸荷钻头、聚能攻击卸荷井底应力钻头、差压式钻头、中心差压式钻头、诱导卸荷与磨料射流联合作用钻头、阶梯式钻头和自激轴冲与诱导卸荷耦合破岩钻头等7种新式钻头。通过室内试验、现场试验,验证了其中2种钻头的提速效果:中心差压式钻头在室内试验中提速30.01%,现场试验最高提速318.11%;诱导卸荷与磨料射流联合作用钻头在室内试验中钻进石灰岩和红砂岩时分别提速59.0%和336.0%。该方法的提出及钻头的研制,为解决深部难钻地层的提速问题提供了新途径。 展开更多

关键词 应力卸载 深部地层 机械钻速 PDC钻头 钻头设计

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三轴搅拌桩入岩施工技术 被引量：6

3

作者 王义军 《隧道建设》 北大核心 2015年第5期478-483,共6页

某地铁深基坑工程,工程主体分布于富水上软下硬的复杂地质条件,设计选用三轴搅拌桩作为止水帷幕并要求三轴搅拌桩进入风化岩层,隔断基坑内外的透水层,搅拌桩如何进入风化岩是一个值得研究的技术难题。通过对三轴搅拌桩的机械选型、设计... 某地铁深基坑工程,工程主体分布于富水上软下硬的复杂地质条件,设计选用三轴搅拌桩作为止水帷幕并要求三轴搅拌桩进入风化岩层,隔断基坑内外的透水层,搅拌桩如何进入风化岩是一个值得研究的技术难题。通过对三轴搅拌桩的机械选型、设计三轴搅拌桩钻头的结构形式、适用此地质条件下的施工参数等方面进行详细研究,实现三轴搅拌桩止水帷幕在泥质粉砂岩中的成功施工,达到彻底隔断透水层的目的。主要研究结论如下:1)富水上软下硬复杂地质条件下可以选用三轴搅拌桩作为止水帷幕;2)三轴搅拌桩入岩后,在类似地质条件下可选用钻孔桩+三轴搅拌桩代替地下连续墙作为围护结构体系,以节约投资。 展开更多

关键词 地铁 深基坑 三轴搅拌桩 设备选型 钻头设计 风化岩层 施工参数

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煤矿井下水力反循环连续取芯用PDC钻头设计与应用

4

作者 高晓亮 《煤炭工程》 北大核心 2023年第9期175-180,共6页

为提高煤矿井下水力反循环连续取芯钻进施工效率,结合其取芯原理,采用流体力学原理对钻头水路进行设计,使反循环过程中岩心顺利运移,同时保证孔底岩粉顺利排出。通过流场分析,验证了钻头水力参数的合理性;对卡断器与岩心相互作用进行力... 为提高煤矿井下水力反循环连续取芯钻进施工效率,结合其取芯原理,采用流体力学原理对钻头水路进行设计,使反循环过程中岩心顺利运移,同时保证孔底岩粉顺利排出。通过流场分析,验证了钻头水力参数的合理性;对卡断器与岩心相互作用进行力学分析,优选了卡断器结构参数,保证岩心顺利卡断;采用刀翼式圆弧形钻头切削结构,提高钻头切削效率。现场试验表明,该取芯钻头能够满足岩心运移要求,综合岩心采取率达到78%,岩层段钻进效率可达7.5~9 m/h,煤层段钻进效率达到9~18 m/h,满足了水力反循环连续取芯高钻进效率、钻进中连续取芯、纯钻时间长、“实时”取样等要求。本研究拓宽了水力反循环连续取芯工艺的应用范围,为煤矿井下相关取芯钻孔施工提供了钻头方案。 展开更多

关键词 取芯钻进 水力反循环 连续取芯 PDC钻头 钻头设计

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深井/超深井双作用强侧切开窗钻头研究 被引量：2

5

作者 张德荣 孔春岩 +1 位作者 梁政 钟琳 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期170-177,共8页

针对深井/超深井套管开窗侧钻中套管壁厚且强度高、岩石可钻性差、钻头切削齿极易先期钝化导致的开窗效率低/开窗失败的问题,创新性地设计了一种双作用强侧切开窗钻头。设计中考虑了开窗钻头钻进的稳定性及载荷分布的均匀性,钻头冠部设... 针对深井/超深井套管开窗侧钻中套管壁厚且强度高、岩石可钻性差、钻头切削齿极易先期钝化导致的开窗效率低/开窗失败的问题,创新性地设计了一种双作用强侧切开窗钻头。设计中考虑了开窗钻头钻进的稳定性及载荷分布的均匀性,钻头冠部设计为内锥-双圆弧面和柱面,采用"等切削、等功率与等磨损"布齿理念和"螺旋高低交错"布齿规律,既能满足高效侧切金属又能快速切削岩石的设计目标;通过专有加工工艺技术的研究,完成了该新型开窗钻头的加工制造,并进行了现场应用。现场实际应用结果表明,与传统磨铣式铣锥开窗相比,研制的双作用强侧切开窗钻头由于采用了优化的布齿设计,钻头轮廓剖面扁平、切削面较短、横纵比较小,在窗口处有较强侧切力,切削套管产生的铁屑为大片状,效率提高了2.6倍以上,节省了窗口形成的施工时间和施工成本,能很好地适应深井/超深井硬地层的开窗侧钻作业。 展开更多

关键词 深井 开窗钻头 钻头设计 钻头加工 强侧切 开窗侧钻

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旋挖钻头设计制造数据库系统设计 被引量：3

6

作者 马红月 郑现磊 +3 位作者 张西坤 崔鹤田 高淑芳 范志杰 《探矿工程（岩土钻掘工程）》 2016年第5期63-66,共4页

旋挖钻进施工目前是我国常用的桩工施工工法。旋挖钻机施工由于效率高、噪声低、环保、成孔质量高等特点,施工范围极广。但由于施工地层各不相同,需要选择不同形式的钻头来满足不同的施工要求。合理地选择和使用旋挖钻头,能够丰富旋挖... 旋挖钻进施工目前是我国常用的桩工施工工法。旋挖钻机施工由于效率高、噪声低、环保、成孔质量高等特点,施工范围极广。但由于施工地层各不相同,需要选择不同形式的钻头来满足不同的施工要求。合理地选择和使用旋挖钻头,能够丰富旋挖钻机的施工工艺,拓宽旋挖钻机的施工领域。建立旋挖钻头数据库系统,为旋挖钻头的设计、制造、选型提供数据支撑,满足日益复杂的施工要求。本文介绍了旋挖钻头设计制造数据库系统的设计及应用情况。 展开更多

关键词 旋挖钻头 数据库 钻头设计 钻头制造

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钟山区块煤层气开发定向井用PDC钻头个性化设计与试验 被引量：3

7

作者 高晓亮 王传留 田宏杰 《中国煤炭》 2018年第3期101-104,126,共5页

为了实现对钟山区块煤层气开采进行快速优质钻井的需求,对煤层气专用钻头进行了个性化设计,针对该区域地质地层条件,从结构优选、剖面设计、布齿以及保径设计4个方面对钻头进行了个性化设计。现场钻井试验表明,该钻头能够满足定向钻进需... 为了实现对钟山区块煤层气开采进行快速优质钻井的需求,对煤层气专用钻头进行了个性化设计,针对该区域地质地层条件,从结构优选、剖面设计、布齿以及保径设计4个方面对钻头进行了个性化设计。现场钻井试验表明,该钻头能够满足定向钻进需求,但是在中部岩层段机械钻速较低。针对这一问题对钻头的剖面形状、切削齿直径以及切削角度进行了改进设计,并采用改进后的钻头进行了试验,改进型钻头机械钻速较之前钻头提高了71%,满足了钟山区块煤层气开发优质快速定向钻进的需求。 展开更多

关键词 钟山区块 煤层气开发 钻头设计 PDC钻头

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基于稳态碎岩方式的PDC钻头设计分析研究 被引量：2

8

作者 汤凤林 沈中华 +3 位作者 段隆臣 彭莉 柳少青 Чихоткин В.Ф. 《探矿工程（岩土钻掘工程）》 2018年第1期73-78,共6页

自从20世纪80年代PDC复合片研发成功以来,PDC钻头由于其钻进性能强和耐磨性能好,在世界许多国家的石油钻井和地质勘探中得到了广泛应用,取得了很好的效果。但是,如何进一步提高其在钻探工程中的技术经济指标是一个很迫切的问题。俄罗斯... 自从20世纪80年代PDC复合片研发成功以来,PDC钻头由于其钻进性能强和耐磨性能好,在世界许多国家的石油钻井和地质勘探中得到了广泛应用,取得了很好的效果。但是,如何进一步提高其在钻探工程中的技术经济指标是一个很迫切的问题。俄罗斯博士СкоромныхВ.В.教授等对此进行多年研究,提出了稳态破碎岩石方式的思想,即在轴载和扭矩切力形成的合力R与切削面成垂直角度条件下,切入深度h不变时形成的一种碎岩方式。并在此基础上提出了一些设计PDC钻头方面的建议。 展开更多

关键词 PDC钻头 稳态碎岩方式 钻探工程 技术经济指标 钻头设计

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物探钻头快速设计制造平台的探索 被引量：2

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作者 贺子延 杨凤申 +2 位作者 刘坤 胡博 张永和 《物探装备》 2014年第3期160-163,共4页

现有的地质勘探钻头在砾石层作业时损坏严重,严重影响了作业质量和效率。针对钻探作业中钻头存在的问题,并基于现有钻头的特点,本文提出了一种应用在钻井勘探领域的钻头快速设计制造平台,并制造出几种效果良好的钻井勘探应用钻头产品。

关键词 物探钻井 PDC钻头 3D打印 钻头设计

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煤层底板灰岩层注浆定向水平井用PDC钻头个性化设计

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作者 高晓亮 杨哲 居培 《煤炭工程》 北大核心 2022年第6期183-187,共5页

针对煤层底板灰岩层定向水平注浆井钻进工艺特点及灰岩层地层特性,通过分析现场地质特征及构造、钻孔设计以及井身结构等特点,对拟钻地层特性、钻进工艺以及常规钻头磨损情况进行研究,对钻头剖面形状、切削齿排布、切削齿安装角度以及... 针对煤层底板灰岩层定向水平注浆井钻进工艺特点及灰岩层地层特性,通过分析现场地质特征及构造、钻孔设计以及井身结构等特点,对拟钻地层特性、钻进工艺以及常规钻头磨损情况进行研究,对钻头剖面形状、切削齿排布、切削齿安装角度以及金刚石复合片优选进行优化设计。新设计钻头采用抛物线剖面,极限密度布齿并针对关键部位增加后备齿加强的方案,降低钻头关键部位磨损,提高钻头攻击性,以通过数值模拟分析异形切削齿破岩效率,以强化鼻部切削齿,提高钻头抗冲击韧性,防止钻头冲击破坏。采用优化设计的钻头进行现场试验,使用寿命较常规PDC钻头提高58.18%;复合钻进平均速度较常规PDC钻头提高50%;定向钻进平均速度较常规PDC钻头提高56.52%,实现了灰岩层底板注浆施工优快钻井需求,为硬岩裂隙地层定向井钻进施工提供了钻头设计方案,为同类地层注浆井的施工提供了技术支撑。 展开更多

关键词 灰岩层 定向水平井 底板注浆 钻头设计 PDC钻头

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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：1

11

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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