水力噴射小曲率半徑轉向鉆進技術源于徑向水平井技術,通過在常規(guī)抽采孔內(nèi)鉆進分支孔,改善煤層瓦斯流動通道,實現(xiàn)瓦斯增采;同時,可與其他水力措施聯(lián)合使用,實現(xiàn)煤層均勻增透。由于應用環(huán)境的不同,常規(guī)徑向水平井技術的轉向工藝不適用于煤礦井下,需要針對井下的應用條件,研究適合煤礦井下使用的水力噴射小曲率半徑轉向鉆進技術。本文利用理論分析、數(shù)值模擬和實驗研究的方法,通過優(yōu)選高壓軟管、設計轉向器,建立轉向阻力計算模型,形成完整的水力噴射小曲率半徑轉向鉆進技術。并通過轉向實驗,驗證該轉向技術實現(xiàn)的可行性,主要研究成果如下:（1）根據(jù)高壓軟管的轉向狀態(tài),建立高壓軟管參數(shù)與轉向軌道參數(shù)間的關系模型。根據(jù)轉向空間和鉆進水力參數(shù),優(yōu)選高壓軟管。基于選出的高壓軟管參數(shù),計算出轉向軌道直徑為35mm,轉向半徑為72.5mm。（2）以轉向角度和導彎偏角為參數(shù)模擬軟管段轉向過程阻力,得出轉向阻力與導彎偏角和轉向角度呈二次函數(shù)關系。利用二次回歸分析的方法,建立了軟管段模擬轉向阻力的參數(shù)方程;基于該參數(shù)方程,以阻力最小為原則優(yōu)化轉向軌跡參數(shù)。（3）根據(jù)優(yōu)化的轉向軌跡參數(shù)設計轉向軌道樣機,將轉向角度和流體壓力作為實驗參數(shù),進... 

【文章來源】：煤炭科學研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

瓦斯抽采鉆孔水力噴射小曲率半徑轉向鉆進技術工藝圖

1緒論3內(nèi)鉆進瓦斯抽采孔進行瓦斯預抽，取消煤層瓦斯底抽巷或頂抽巷布置[16]。陳德敏將轉向器與井下鉆機結合，通過在煤礦井下鉆出“梳狀”孔，建立井下鉆、壓、抽三位一體的煤層瓦斯增采技術和工藝流程[17,18]。重慶大學葛兆龍?zhí)岢雒旱V井下水力噴射樹狀鉆孔系統(tǒng)，在主孔中送進自進式噴頭，以高壓水為動力，在煤層鉆進一定尺寸的鉆孔，通過改變轉向器位置及方位角，形成“樹狀”鉆孔[19,20]。盧義玉，李根生等人將煤層樹狀鉆孔技術和水力壓裂結合，對“樹狀”孔網(wǎng)進行封孔壓裂，實現(xiàn)煤層均勻增透，如圖1.2所示[21-24]。（a）煤礦井下水力噴射樹狀鉆孔系統(tǒng)（b）工藝成孔圖1.2煤礦井下水力噴射樹狀鉆孔技術示意Fig.1.2Schematicdiagramofhydraulicjettreedrillingtechnologyincoalmine現(xiàn)有研究主要集中于水力噴射小曲率半徑轉向鉆進技術成孔效果及工藝，還未形成成熟理論及現(xiàn)場技術，需要在前人研究的基礎上，針對該技術的應用環(huán)境，研發(fā)適用于煤礦井下使用的水力噴射小曲率半徑轉向鉆進技術。1.2.2轉向工藝研究現(xiàn)狀現(xiàn)有轉向工藝有擴孔型轉向工藝和開窗型轉向工藝，擴孔型轉向工藝需在特定井段進行擴孔作業(yè)，轉向空間較大；開窗型轉向技術不需要擴孔作業(yè)，只需在井段中下放套管，利用工具在套管上開孔，提供噴頭轉向后的鉆進通道。（a）擴孔型（b）開窗型圖1.3兩種轉向工藝及成井示意圖Fig.1.3Twosteeringprocessesandwellformation

1緒論3內(nèi)鉆進瓦斯抽采孔進行瓦斯預抽，取消煤層瓦斯底抽巷或頂抽巷布置[16]。陳德敏將轉向器與井下鉆機結合，通過在煤礦井下鉆出“梳狀”孔，建立井下鉆、壓、抽三位一體的煤層瓦斯增采技術和工藝流程[17,18]。重慶大學葛兆龍?zhí)岢雒旱V井下水力噴射樹狀鉆孔系統(tǒng)，在主孔中送進自進式噴頭，以高壓水為動力，在煤層鉆進一定尺寸的鉆孔，通過改變轉向器位置及方位角，形成“樹狀”鉆孔[19,20]。盧義玉，李根生等人將煤層樹狀鉆孔技術和水力壓裂結合，對“樹狀”孔網(wǎng)進行封孔壓裂，實現(xiàn)煤層均勻增透，如圖1.2所示[21-24]。（a）煤礦井下水力噴射樹狀鉆孔系統(tǒng)（b）工藝成孔圖1.2煤礦井下水力噴射樹狀鉆孔技術示意Fig.1.2Schematicdiagramofhydraulicjettreedrillingtechnologyincoalmine現(xiàn)有研究主要集中于水力噴射小曲率半徑轉向鉆進技術成孔效果及工藝，還未形成成熟理論及現(xiàn)場技術，需要在前人研究的基礎上，針對該技術的應用環(huán)境，研發(fā)適用于煤礦井下使用的水力噴射小曲率半徑轉向鉆進技術。1.2.2轉向工藝研究現(xiàn)狀現(xiàn)有轉向工藝有擴孔型轉向工藝和開窗型轉向工藝，擴孔型轉向工藝需在特定井段進行擴孔作業(yè)，轉向空間較大；開窗型轉向技術不需要擴孔作業(yè)，只需在井段中下放套管，利用工具在套管上開孔，提供噴頭轉向后的鉆進通道。（a）擴孔型（b）開窗型圖1.3兩種轉向工藝及成井示意圖Fig.1.3Twosteeringprocessesandwellformation


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