水力噴射小曲率半徑轉(zhuǎn)向鉆進(jìn)技術(shù)源于徑向水平井技術(shù),通過在常規(guī)抽采孔內(nèi)鉆進(jìn)分支孔,改善煤層瓦斯流動(dòng)通道,實(shí)現(xiàn)瓦斯增采;同時(shí),可與其他水力措施聯(lián)合使用,實(shí)現(xiàn)煤層均勻增透。由于應(yīng)用環(huán)境的不同,常規(guī)徑向水平井技術(shù)的轉(zhuǎn)向工藝不適用于煤礦井下,需要針對井下的應(yīng)用條件,研究適合煤礦井下使用的水力噴射小曲率半徑轉(zhuǎn)向鉆進(jìn)技術(shù)。本文利用理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究的方法,通過優(yōu)選高壓軟管、設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向器,建立轉(zhuǎn)向阻力計(jì)算模型,形成完整的水力噴射小曲率半徑轉(zhuǎn)向鉆進(jìn)技術(shù)。并通過轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn),驗(yàn)證該轉(zhuǎn)向技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可行性,主要研究成果如下:（1）根據(jù)高壓軟管的轉(zhuǎn)向狀態(tài),建立高壓軟管參數(shù)與轉(zhuǎn)向軌道參數(shù)間的關(guān)系模型。根據(jù)轉(zhuǎn)向空間和鉆進(jìn)水力參數(shù),優(yōu)選高壓軟管�；谶x出的高壓軟管參數(shù),計(jì)算出轉(zhuǎn)向軌道直徑為35mm,轉(zhuǎn)向半徑為72.5mm。（2）以轉(zhuǎn)向角度和導(dǎo)彎偏角為參數(shù)模擬軟管段轉(zhuǎn)向過程阻力,得出轉(zhuǎn)向阻力與導(dǎo)彎偏角和轉(zhuǎn)向角度呈二次函數(shù)關(guān)系。利用二次回歸分析的方法,建立了軟管段模擬轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向軌跡參數(shù)。（3）根據(jù)優(yōu)化的轉(zhuǎn)向軌跡參數(shù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向軌道樣機(jī),將轉(zhuǎn)向角度和流體壓力作為實(shí)驗(yàn)參數(shù),進(jìn)... 

【文章來源】：煤炭科學(xué)研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)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(zhuǎn)向鉆進(jìn)技術(shù)工藝圖

1緒論3內(nèi)鉆進(jìn)瓦斯抽采孔進(jìn)行瓦斯預(yù)抽，取消煤層瓦斯底抽巷或頂抽巷布置[16]。陳德敏將轉(zhuǎn)向器與井下鉆機(jī)結(jié)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(shù)和工藝流程[17,18]。重慶大學(xué)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(jìn)自進(jìn)式噴頭，以高壓水為動(dòng)力，在煤層鉆進(jìn)一定尺寸的鉆孔，通過改變轉(zhuǎn)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(shù)和水力壓裂結(jié)合，對“樹狀”孔網(wǎng)進(jìn)行封孔壓裂，實(shí)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(shù)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(zhuǎn)向鉆進(jìn)技術(shù)成孔效果及工藝，還未形成成熟理論及現(xiàn)場技術(shù)，需要在前人研究的基礎(chǔ)上，針對該技術(shù)的應(yīng)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(zhuǎn)向鉆進(jìn)技術(shù)。1.2.2轉(zhuǎn)向工藝研究現(xiàn)狀現(xiàn)有轉(zhuǎn)向工藝有擴(kuò)孔型轉(zhuǎn)向工藝和開窗型轉(zhuǎn)向工藝，擴(kuò)孔型轉(zhuǎn)向工藝需在特定井段進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè)，轉(zhuǎn)向空間較大；開窗型轉(zhuǎn)向技術(shù)不需要擴(kuò)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(zhuǎn)向后的鉆進(jìn)通道。（a）擴(kuò)孔型（b）開窗型圖1.3兩種轉(zhuǎn)向工藝及成井示意圖Fig.1.3Twosteeringprocessesandwellformation

1緒論3內(nèi)鉆進(jìn)瓦斯抽采孔進(jìn)行瓦斯預(yù)抽，取消煤層瓦斯底抽巷或頂抽巷布置[16]。陳德敏將轉(zhuǎn)向器與井下鉆機(jī)結(jié)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(shù)和工藝流程[17,18]。重慶大學(xué)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(jìn)自進(jìn)式噴頭，以高壓水為動(dòng)力，在煤層鉆進(jìn)一定尺寸的鉆孔，通過改變轉(zhuǎn)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(shù)和水力壓裂結(jié)合，對“樹狀”孔網(wǎng)進(jìn)行封孔壓裂，實(shí)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(shù)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(zhuǎn)向鉆進(jìn)技術(shù)成孔效果及工藝，還未形成成熟理論及現(xiàn)場技術(shù)，需要在前人研究的基礎(chǔ)上，針對該技術(shù)的應(yīng)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(zhuǎn)向鉆進(jìn)技術(shù)。1.2.2轉(zhuǎn)向工藝研究現(xiàn)狀現(xiàn)有轉(zhuǎn)向工藝有擴(kuò)孔型轉(zhuǎn)向工藝和開窗型轉(zhuǎn)向工藝，擴(kuò)孔型轉(zhuǎn)向工藝需在特定井段進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè)，轉(zhuǎn)向空間較大；開窗型轉(zhuǎn)向技術(shù)不需要擴(kuò)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(zhuǎn)向后的鉆進(jìn)通道。（a）擴(kuò)孔型（b）開窗型圖1.3兩種轉(zhuǎn)向工藝及成井示意圖Fig.1.3Twosteeringprocessesandwellformation


本文編號：3333354