瓦斯抽采钻孔水力喷射小曲率半径转向钻进技术研究
发布时间：2021-08-10 03:25
水力喷射小曲率半径转向钻进技术源于径向水平井技术,通过在常规抽采孔内钻进分支孔,改善煤层瓦斯流动通道,实现瓦斯增采;同时,可与其他水力措施联合使用,实现煤层均匀增透。由于应用环境的不同,常规径向水平井技术的转向工艺不适用于煤矿井下,需要针对井下的应用条件,研究适合煤矿井下使用的水力喷射小曲率半径转向钻进技术。本文利用理论分析、数值模拟和实验研究的方法,通过优选高压软管、设计转向器,建立转向阻力计算模型,形成完整的水力喷射小曲率半径转向钻进技术。并通过转向实验,验证该转向技术实现的可行性,主要研究成果如下:（1）根据高压软管的转向状态,建立高压软管参数与转向轨道参数间的关系模型。根据转向空间和钻进水力参数,优选高压软管。基于选出的高压软管参数,计算出转向轨道直径为35mm,转向半径为72.5mm。（2）以转向角度和导弯偏角为参数模拟软管段转向过程阻力,得出转向阻力与导弯偏角和转向角度呈二次函数关系。利用二次回归分析的方法,建立了软管段模拟转向阻力的参数方程;基于该参数方程,以阻力最小为原则优化转向轨迹参数。（3）根据优化的转向轨迹参数设计转向轨道样机,将转向角度和流体压力作为实验参数,进...
【文章来源】：煤炭科学研究总院北京市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
瓦斯抽采钻孔水力喷射小曲率半径转向钻进技术工艺图
1绪论3内钻进瓦斯抽采孔进行瓦斯预抽，取消煤层瓦斯底抽巷或顶抽巷布置[16]。陈德敏将转向器与井下钻机结合，通过在煤矿井下钻出“梳状”孔，建立井下钻、压、抽三位一体的煤层瓦斯增采技术和工艺流程[17,18]。重庆大学葛兆龙提出煤矿井下水力喷射树状钻孔系统，在主孔中送进自进式喷头，以高压水为动力，在煤层钻进一定尺寸的钻孔，通过改变转向器位置及方位角，形成“树状”钻孔[19,20]。卢义玉，李根生等人将煤层树状钻孔技术和水力压裂结合，对“树状”孔网进行封孔压裂，实现煤层均匀增透，如图1.2所示[21-24]。（a）煤矿井下水力喷射树状钻孔系统（b）工艺成孔图1.2煤矿井下水力喷射树状钻孔技术示意Fig.1.2Schematicdiagramofhydraulicjettreedrillingtechnologyincoalmine现有研究主要集中于水力喷射小曲率半径转向钻进技术成孔效果及工艺，还未形成成熟理论及现场技术，需要在前人研究的基础上，针对该技术的应用环境，研发适用于煤矿井下使用的水力喷射小曲率半径转向钻进技术。1.2.2转向工艺研究现状现有转向工艺有扩孔型转向工艺和开窗型转向工艺，扩孔型转向工艺需在特定井段进行扩孔作业，转向空间较大；开窗型转向技术不需要扩孔作业，只需在井段中下放套管，利用工具在套管上开孔，提供喷头转向后的钻进通道。（a）扩孔型（b）开窗型图1.3两种转向工艺及成井示意图Fig.1.3Twosteeringprocessesandwellformation
1绪论3内钻进瓦斯抽采孔进行瓦斯预抽，取消煤层瓦斯底抽巷或顶抽巷布置[16]。陈德敏将转向器与井下钻机结合，通过在煤矿井下钻出“梳状”孔，建立井下钻、压、抽三位一体的煤层瓦斯增采技术和工艺流程[17,18]。重庆大学葛兆龙提出煤矿井下水力喷射树状钻孔系统，在主孔中送进自进式喷头，以高压水为动力，在煤层钻进一定尺寸的钻孔，通过改变转向器位置及方位角，形成“树状”钻孔[19,20]。卢义玉，李根生等人将煤层树状钻孔技术和水力压裂结合，对“树状”孔网进行封孔压裂，实现煤层均匀增透，如图1.2所示[21-24]。（a）煤矿井下水力喷射树状钻孔系统（b）工艺成孔图1.2煤矿井下水力喷射树状钻孔技术示意Fig.1.2Schematicdiagramofhydraulicjettreedrillingtechnologyincoalmine现有研究主要集中于水力喷射小曲率半径转向钻进技术成孔效果及工艺，还未形成成熟理论及现场技术，需要在前人研究的基础上，针对该技术的应用环境，研发适用于煤矿井下使用的水力喷射小曲率半径转向钻进技术。1.2.2转向工艺研究现状现有转向工艺有扩孔型转向工艺和开窗型转向工艺，扩孔型转向工艺需在特定井段进行扩孔作业，转向空间较大；开窗型转向技术不需要扩孔作业，只需在井段中下放套管，利用工具在套管上开孔，提供喷头转向后的钻进通道。（a）扩孔型（b）开窗型图1.3两种转向工艺及成井示意图Fig.1.3Twosteeringprocessesandwellformation
本文编号：3333354
【文章来源】：煤炭科学研究总院北京市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
瓦斯抽采钻孔水力喷射小曲率半径转向钻进技术工艺图
1绪论3内钻进瓦斯抽采孔进行瓦斯预抽，取消煤层瓦斯底抽巷或顶抽巷布置[16]。陈德敏将转向器与井下钻机结合，通过在煤矿井下钻出“梳状”孔，建立井下钻、压、抽三位一体的煤层瓦斯增采技术和工艺流程[17,18]。重庆大学葛兆龙提出煤矿井下水力喷射树状钻孔系统，在主孔中送进自进式喷头，以高压水为动力，在煤层钻进一定尺寸的钻孔，通过改变转向器位置及方位角，形成“树状”钻孔[19,20]。卢义玉，李根生等人将煤层树状钻孔技术和水力压裂结合，对“树状”孔网进行封孔压裂，实现煤层均匀增透，如图1.2所示[21-24]。（a）煤矿井下水力喷射树状钻孔系统（b）工艺成孔图1.2煤矿井下水力喷射树状钻孔技术示意Fig.1.2Schematicdiagramofhydraulicjettreedrillingtechnologyincoalmine现有研究主要集中于水力喷射小曲率半径转向钻进技术成孔效果及工艺，还未形成成熟理论及现场技术，需要在前人研究的基础上，针对该技术的应用环境，研发适用于煤矿井下使用的水力喷射小曲率半径转向钻进技术。1.2.2转向工艺研究现状现有转向工艺有扩孔型转向工艺和开窗型转向工艺，扩孔型转向工艺需在特定井段进行扩孔作业，转向空间较大；开窗型转向技术不需要扩孔作业，只需在井段中下放套管，利用工具在套管上开孔，提供喷头转向后的钻进通道。（a）扩孔型（b）开窗型图1.3两种转向工艺及成井示意图Fig.1.3Twosteeringprocessesandwellformation
1绪论3内钻进瓦斯抽采孔进行瓦斯预抽，取消煤层瓦斯底抽巷或顶抽巷布置[16]。陈德敏将转向器与井下钻机结合，通过在煤矿井下钻出“梳状”孔，建立井下钻、压、抽三位一体的煤层瓦斯增采技术和工艺流程[17,18]。重庆大学葛兆龙提出煤矿井下水力喷射树状钻孔系统，在主孔中送进自进式喷头，以高压水为动力，在煤层钻进一定尺寸的钻孔，通过改变转向器位置及方位角，形成“树状”钻孔[19,20]。卢义玉，李根生等人将煤层树状钻孔技术和水力压裂结合，对“树状”孔网进行封孔压裂，实现煤层均匀增透，如图1.2所示[21-24]。（a）煤矿井下水力喷射树状钻孔系统（b）工艺成孔图1.2煤矿井下水力喷射树状钻孔技术示意Fig.1.2Schematicdiagramofhydraulicjettreedrillingtechnologyincoalmine现有研究主要集中于水力喷射小曲率半径转向钻进技术成孔效果及工艺，还未形成成熟理论及现场技术，需要在前人研究的基础上，针对该技术的应用环境，研发适用于煤矿井下使用的水力喷射小曲率半径转向钻进技术。1.2.2转向工艺研究现状现有转向工艺有扩孔型转向工艺和开窗型转向工艺，扩孔型转向工艺需在特定井段进行扩孔作业，转向空间较大；开窗型转向技术不需要扩孔作业，只需在井段中下放套管，利用工具在套管上开孔，提供喷头转向后的钻进通道。（a）扩孔型（b）开窗型图1.3两种转向工艺及成井示意图Fig.1.3Twosteeringprocessesandwellformation
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