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煤矿井下超长孔定向钻进中孔内摩阻是限制其成孔率及成孔效率的主要因素, 为适应大盘区瓦斯抽采模式的客观需求, 研究实钻过程中摩阻及其影响规律。为顺煤层超长定向钻孔复合钻进减摩阻工艺参数选取提供依据, 对煤矿井下顺煤层近水平复合钻进工况下钻柱的钻具运动特性及受力状态进行分析。通过一定的条件假设, 建立复合钻进轴向摩擦阻力和旋转摩擦扭矩力学模型, 通过数值计算, 针对常用?89 mm定向钻具组合, 在不同孔深及钻进工艺参数匹配下的摩阻规律特性进行分析。结果表明:机械钻速、钻具转速、钻孔深度是滑动摩擦阻力和旋转摩擦扭矩的主控影响因素, 与超长定向钻孔实钻参数统计分析对比, 推进阻力和旋转扭矩变化规律与模型计算结果吻合, 该结果对于指导近水平钻孔复合定向钻进工艺参数选取、钻进工况判断具有重要的现实意义, 同时, 对于煤矿井下自动化、智能化定向钻进控制系统设计开发具有借鉴意义。 相似文献
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三牙轮钻头破岩过程计算机仿真模型 总被引：2，自引：0，他引：2
进行钻头钻进过程的仿真对于优化钻头设计、提高破岩效率以及钻头选型都有着重要的应用价值。以现场实钻数据为基础,采用“黑箱法”为钻头钻进岩石互作用仿真模型的基本建模方法,对决定钻头钻进性能的齿坑模型和牙齿吃入岩石的力-吃深模型进行了仿真建模。并采用误差梯度下降算法来估计不同钻头结构和岩石性质所对应的模型参数,进而实现对钻头钻进过程的仿真。采用实钻数据反演的建模思路有利于利用大量的现场数据实现对模型的完善,更好地反映现场的各种钻井工况,使钻头破岩仿真技术在实用性和经济性上前进一大步。 相似文献
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针对大庆油田中长、长水平段水平井钻井施工和下套管过程中摩阻、扭矩大,导致钻井速度慢,而井眼浸泡时间长易导致井壁失稳而进一步减缓施工速度,从而形成恶性循环,对钻完井施工影响极大的问题,从井眼轨道的合理设计进行了模拟计算,针对不同的剖面类型、造斜率和靶前距进行优化设计,确定合理的井眼轨道,以降低定向钻进和下套管过程中的摩阻和扭矩,为中长、长水平段水平井的顺利施工提供技术支持。 相似文献
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测试新设计的现有的钻头、是发展钻进技术的基础。虽然现场测试是获得现场数据的唯一途径,但实验室测量可以在很宽范围的工作条件下最经济地获取实验数据。A。Ersoy和M.D Waller的文章,介绍了诺丁汉大学的一种在实验室测试岩石钻头的钻机。设计该钻机的目的是为了对各种不同岩石的众多钻头提供严格的测试平台。该钻机能够提供0－2000r/min的转速,最大4000kg的载荷和200Nm的扭矩。钻进可以在恒定进给或恒定载荷条件下进行。机器构架可以容纳高1m的试件。采用专门设计的软件,所有关键数据都能自动录入计算机,并自动形成报告书。软件可连续显示有效特征参量,如钻进比能量。常用功能还包括对实验室进程中钻头磨损的监控。 相似文献
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在非开挖水平定向钻进过程中,泵量与钻进速度是2个关键施工参数,泵量与钻速匹配与否将直接影响钻进成孔质量和施工进度,而国内外对这方面的研究较少,没有形成成熟的理论体系,现场施工大多靠经验来估算取值。运用数学解析方法,并考虑钻屑含量的影响,建立泵量与钻速相匹配的计算模型,再结合现场实测数据进行验证。实践表明该模型比较符合实际,对现场施工有一定的指导意义。 相似文献
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水平定向钻在南水北调配套工程输水管线穿越中的应用研究:以沙颍河穿越工程为例 总被引：1，自引：0，他引：1
以沙颍河水平定向钻2号管穿越工程为例,应用理论分析及数据分析的方法对施工过程中导向孔钻进6次、扩孔扭矩大且耗时长、回拖管道时发生扩孔器断裂事故等问题进行了研究,总结了大直径水平定向钻穿越施工的经验与教训,为今后水平定向钻进技术在南水北调等资源和能源管道项目中的应用提供重要借鉴。研究结果显示:地磁有线控向系统+无线控向系统的双控向系统可有效降低导向孔失败风险;泥浆配制及净化设备不完善是引起沙颍河穿越工程施工不顺利的重要原因;根据地质条件选择合适的钻具可有效提高施工效率;回拖扩孔器断裂的原因是疲劳断裂,采用人工顶管法处理事故有借鉴意义;松散地层中连续施工可降低孔壁失稳风险。 相似文献
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为研究双管定向钻进技术中套管、套管钻头尺寸及套管转速对煤粉排出的影响,以碎软煤层气动双管定向钻进成孔为背景,分别设计了3种不同尺寸的套管及套管钻头,分析了其不同组合下煤粉排出率及煤粉出口速度的变化,得到了不同转速对煤粉悬浮率及煤粉输送轨迹的影响规律。数值模拟结果表明,?120/96 mm套管与不同套管钻头配合均有较高的煤粉排出率;煤粉输送速度随环空通道总截面积的增大而减小,随内通道截面积的增大而增大;煤粉悬浮程度随套管转速的增加先增大后减小。基于数值分析结果开展了现场试验,对不同套管组合携粉能力及套管转速变化对煤粉排出的影响进行了对比分析,试验表明:?140 mm套管钻头与?120/96 mm套管组合在套管40 r/min转速时取得最大钻进深度。研究结果为碎软煤层双管定向钻进参数的选择以及钻进设备的选配和研发提供技术借鉴。 相似文献
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扩孔器是定向穿越扩孔钻进阶段进行岩土切削的主要工具,合理的结构设计是提高扩孔时效、降低工程复杂问题出现几率的主要手段,且由于扩孔阶段是决定定向穿越工程工期的最主要阶段,因此,对扩孔器切削齿的切削效率进行深入研究是非常必要的。从单齿正交切削岩土的机制入手,综合考虑岩土与切削齿面之间的接触摩擦及岩土剪切区的剪切作用,分析了单齿正交切削岩土的力学特征,基于能够考虑中间主应力对岩土破坏影响的Drucker-Prager强度准则,推导了单齿正交切削岩土的主切削力与主切削力矩计算公式;在利用有限元计算程序对所推导公式进行验证的基础上,优选了剪切角计算模型,获得了不同岩土材料时的主切削力解析解,并分析了不同齿前角对主切削力的影响规律,从而获得单齿正交切削岩土的最优齿前角,为进一步研究扩孔器整体结构设计并针对不同岩土介质设计出适应性更强的扩孔器结构奠定基础。 相似文献
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扩孔是水平定向钻进铺管的重要工序。对大直径管道铺设,扩孔施工所需的时间和经费,常常会占到全部工程的绝大部分比例,成为最重要、也是最主要的施工工作。扩孔器的性能直接影响施工的效率、效益与安全。在研究扩孔器的功能与结构关系基础上,提出：大、小直径相异的工作空间,决定扩孔器的总体结构应当以导向一切削一扶正三段式为佳;环状台阶式的破碎工作面,决定其切削段结构应以最小切削量设计布置切削具;水路设计的流体运动方向,应向着钻机一侧的孔口;为使碎屑尽快排出切削面,应以保证高速流动为原则。对常见的软土及松散地层扩孔,建议采用带挤压护壁功能的新型扩孔器。 相似文献
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作为非开挖施工的一个分支,定向钻穿越技术得到了越来越广泛的应用。本文以DN630供水管道定向钻穿越淮河工程为例,介绍了定向钻穿越的技术特点,指出了设计基本原则及设计要素如管道钻进的入土角、出土角、曲率半径和穿越深度等确定方法,并阐述了定向钻穿越施工工艺流程及泥浆配制、钻导向孔、扩孔及管道回拖等主要施工工艺。 相似文献
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根据目前国内大直径瓦斯井施工情况,选用张家口探矿机械厂生产的SPS-2600型钻机,两台BW-1200A型泥浆泵并联正循环工艺进行分级扩钻成孔。为保证钻孔垂直度,采用Φ311mm满眼钻进前导孔,在Φ760mm和Φ1000mm两级扩孔中,利用在扩孔钻头前加设上一级直径的钻头作为超前导向防斜。运用漂浮法安放井管,在井管内通过逆止阀进行壁后充填水泥浆固井止水。经检查,该孔的垂直度控制在1.5‰以内,巷道掘进到井管位置处,没有地下水漏入巷道和井管内,各项质量标准满足设计要求。 相似文献
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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。 相似文献