基于Fluent的氮气定向钻进排渣规律模拟研究

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作者 孙永新 马丁 +3 位作者 金元甲 张杰 赵鑫 陈天柱 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第12期200-204,共5页

以煤矿井下氮气定向钻进孔深、固气比、粒径为变量,研究不同参数下的煤渣运移规律,利用Fluent模拟软件对不同工况煤渣运移轨迹、速度分布、体积分布和排渣效率进行了模拟。结果表明,煤渣在氮气气流作用下,发生复杂的螺旋式运移,轴向速度... 以煤矿井下氮气定向钻进孔深、固气比、粒径为变量,研究不同参数下的煤渣运移规律,利用Fluent模拟软件对不同工况煤渣运移轨迹、速度分布、体积分布和排渣效率进行了模拟。结果表明,煤渣在氮气气流作用下,发生复杂的螺旋式运移,轴向速度0.24~2.46 m/s;径向速度-0.377~0.544 m/s。同一时刻不同截面残余煤渣随孔深增加而增多,同一环空截面不同时刻残余煤渣随时间延长而减少。残余煤渣体积分数与孔深之间关联性较小。随着固气比和煤渣粒径增大,排渣效率降低,固气比为1、5、10时前4 s分别排出56%、11%、4%,粒径为0.6、1、2 mm时前6 s分别排出99%、90%、65%。 展开更多

关键词 氮气 定向钻进 排渣 模拟 煤矿

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顺层钻孔氮气排渣复合定向钻进试验研究 被引量：3

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作者 吴晋军 罗华贵 崔建峰 《能源与节能》 2021年第1期146-147,共2页

为解决松软破碎煤层顺层钻孔水排渣钻进工艺钻孔施工效率较低、深孔钻进困难等技术难题,在长平矿开展了顺层钻孔氮气排渣复合定向钻进试验。介绍了氮气排渣复合定向钻进装备及工艺,对长平矿顺层钻孔氮气排渣复合定向钻进试验进行了研究... 为解决松软破碎煤层顺层钻孔水排渣钻进工艺钻孔施工效率较低、深孔钻进困难等技术难题,在长平矿开展了顺层钻孔氮气排渣复合定向钻进试验。介绍了氮气排渣复合定向钻进装备及工艺,对长平矿顺层钻孔氮气排渣复合定向钻进试验进行了研究。该试验考察了在N2基本相同压力时,N2流量对钻孔钻进深度的影响。试验结果表明,N2压力0.95 MPa、流量1 000~1 200 m3/h时,钻孔最大孔深达到了306 m,成孔深度200 m以上钻孔的成孔率达到了81.8%。 展开更多

关键词 松软破碎煤层 氮气排渣复合定向钻进工艺 N2压力 N2流量 成孔率

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淮南矿区复杂顶板高位定向孔复合排渣钻进技术 被引量：20

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作者 童碧 许超 +1 位作者 王鲜 姜磊 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期140-143,共4页

针对有线测量系统配套中心通缆式钻杆在淮南复杂顶板高位定向钻孔施工中,存在的钻孔进入目标层后钻遇复杂地层时憋压、卡钻、难以有效成孔的问题,分析了造成此类问题的原因,提出采用泥浆脉冲无线随钻测量系统配合整体式螺旋钻杆进行复... 针对有线测量系统配套中心通缆式钻杆在淮南复杂顶板高位定向钻孔施工中,存在的钻孔进入目标层后钻遇复杂地层时憋压、卡钻、难以有效成孔的问题,分析了造成此类问题的原因,提出采用泥浆脉冲无线随钻测量系统配合整体式螺旋钻杆进行复杂顶板高位定向钻孔施工的技术方案。开发了基于整体式螺旋钻杆的复合排渣工艺技术,研制和选型了适用的钻进装备系统,形成了成套技术与装备,在淮南矿业集团潘三矿17102(3)工作面进行现场试验,完成顶板高位定向钻孔10个,孔深501m,钻孔总进尺5010 m。试验表明:该套技术与装备具有排渣效果好、钻进安全性高、复杂地层中成孔率高等优点,显著提升了复杂顶板中高位定向钻孔施工效果。 展开更多

关键词 复杂顶板 泥浆脉冲随钻测量 复合定向钻进 复合排渣技术

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碎软煤层高螺旋复合排渣定向钻进技术试验研究 被引量：8

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作者 张宏杰 张杰 +4 位作者 杨帅 王常委 张亚洲 王建强 杨智杰 《煤炭工程》 北大核心 2022年第10期62-67,共6页

针对碎软煤层液动定向钻孔施工中存在的钻孔排渣困难、钻进效率低及成孔难的问题,分析了碎软煤层钻孔失稳特征,依据钻杆单位煤渣搅动体积越大越有利于螺旋排渣,提出“高螺旋机械排渣为主、液动排渣为辅”的复合排渣方式,研制出了φ98mm... 针对碎软煤层液动定向钻孔施工中存在的钻孔排渣困难、钻进效率低及成孔难的问题,分析了碎软煤层钻孔失稳特征,依据钻杆单位煤渣搅动体积越大越有利于螺旋排渣,提出“高螺旋机械排渣为主、液动排渣为辅”的复合排渣方式,研制出了φ98mm焊接螺旋钻杆,且试验对比分析了三种规格螺旋钻杆的结构特征与排渣能力。在王坡矿开展现场试验,施工了4个孔深300m以上钻孔,试验结果表明:φ98mm焊接螺旋钻杆钻进效率可达30.6m/班,单位进尺返渣量可达270kg/m,钻进效率与排渣能力较φ89mm螺旋钻杆和φ89mm三棱螺旋钻杆都提高了1倍以上,形成适用于碎软煤层高效排渣顺层定向钻孔成孔工艺方法。 展开更多

关键词 碎软煤层 液动定向钻进 钻具组合 钻进效率 复合排渣

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复杂破碎地层中定向孔复合排渣钻进技术 被引量：5

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作者 霍福星 方俊 +1 位作者 李泉新 唐杰 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第7期112-115,共4页

针对复杂破碎地层中定向孔孔壁易失稳坍塌、成孔率低的问题,分析了煤矿井下近水平定向孔孔壁失稳的机理,并给出采用滑动定向钻进时排渣困难、容易沉渣的原因,提出采用大流量冲洗液正循环排渣和异形钻杆回转排渣的复合排渣技术,分析了大... 针对复杂破碎地层中定向孔孔壁易失稳坍塌、成孔率低的问题,分析了煤矿井下近水平定向孔孔壁失稳的机理,并给出采用滑动定向钻进时排渣困难、容易沉渣的原因,提出采用大流量冲洗液正循环排渣和异形钻杆回转排渣的复合排渣技术,分析了大流量冲洗液紊流排渣、钻杆回转排渣、水力正循环和异形钻杆复合排渣的机理;介绍了大流量泥浆泵车、无线随钻测量系统和异形钻杆等关键设备。在寺河煤矿进行了现场试验,在软硬复合破碎煤层区域内完成定向钻孔3个,最大孔深270 m,成孔率达到66.7%;在具有3层复杂地层的顶板中完成高位定向钻孔12个,最大孔深480 m,成孔率达到91.7%,为煤层气(瓦斯)区域递进式抽采利用和采动卸压抽采利用提供了技术保障。 展开更多

关键词 复杂破碎地层 定向钻进 孔壁失稳坍塌 沉渣 复合排渣

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复合排渣钻进技术在松软突出煤层中的应用 被引量：11

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作者 贾明群 王毅 +1 位作者 王力 李乔乔 《探矿工程（岩土钻掘工程）》 2010年第4期23-26,共4页

分析了复合排渣钻进技术的原理、特点和工艺参数,介绍了在松软突出煤层中复合排渣钻进技术的配套设备和应用情况。实践表明,复合排渣钻进技术在松软突出煤层钻进中取得了较好的应用效果。

关键词 松软突出煤层 复合排渣 钻进工艺

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松软薄煤层条带消突下斜定向钻孔成孔护孔技术研究与应用 被引量：1

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作者 陈建忠 王建强 +3 位作者 李延辉 管强盛 张宇昊 王锋伟 《煤炭工程》 北大核心 2024年第9期98-104,共7页

针对松软薄煤层煤巷条带消突长距离下斜钻孔,存在成孔难、易钻遇煤层顶底板、积水堵塞瓦斯抽采通道的难题,提出了氮气排渣下斜定向钻进成孔与护孔技术,采用高压氮气排渣、大功率气动螺杆钻具定向、“波浪式”轨迹控制和三层管护孔排水技... 针对松软薄煤层煤巷条带消突长距离下斜钻孔,存在成孔难、易钻遇煤层顶底板、积水堵塞瓦斯抽采通道的难题,提出了氮气排渣下斜定向钻进成孔与护孔技术,采用高压氮气排渣、大功率气动螺杆钻具定向、“波浪式”轨迹控制和三层管护孔排水技术,在河南省平煤股份一矿开展现场试验,完成8个孔深超300 m下斜定向长钻孔,煤层钻遇率90%以上,全孔段下三层护排水管,平均下入深度302 m,支管平均抽采纯量1.66 m^(3)/min,平均瓦斯浓度17.5%。试验结果表明:该技术可有效解决松软薄煤层下斜钻孔长距离定向成孔、全孔段筛管护孔和排水的技术难题,提高了钻孔成孔深度和煤层钻遇率,实现了下斜孔全孔段护孔和排水,保障了瓦斯抽采效果,为松软薄煤层煤巷条带长距离消突提供技术保障,在类似地层条件具有广泛的应用推广价值。 展开更多

关键词 松软薄煤层 定向钻进 煤巷条带 下斜定向钻孔 氮气排渣 消突

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碎软煤层复合定向钻进技术研究与应用 被引量：30

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作者 李泉新 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第11期101-106,共6页

针对碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔深度浅、轨迹无法测控、定向钻进困难等问题,提出了采用复合定向与排渣技术施工碎软煤层定向钻孔的技术方案,介绍了其技术原理,开发了泥浆脉冲无线传输技术、复合定向钻进技术、水力正循环与异性钻杆复合... 针对碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔深度浅、轨迹无法测控、定向钻进困难等问题,提出了采用复合定向与排渣技术施工碎软煤层定向钻孔的技术方案,介绍了其技术原理,开发了泥浆脉冲无线传输技术、复合定向钻进技术、水力正循环与异性钻杆复合排渣技术等关键钻进技术,研制选配了定向钻机、矿用泥浆脉冲随钻测量系统、泥浆泵、螺旋螺杆马达、异形钻杆、过滤钻杆、螺旋无磁钻杆和定向钻头等关键钻进设备,形成了成套技术与装备,并在晋城寺河矿和成庄矿进行了现场试验,在碎软煤层区域内完成定向钻孔4个,最大孔深402 m,总进尺4 808 m,成孔率达到75%,成功覆盖工作面和待掘巷道设计区域,为碎软煤层区域递进式瓦斯抽采治理和一孔两消提供了一种新的技术手段。 展开更多

关键词 碎软煤层 瓦斯抽采 泥浆脉冲随钻测量 复合定向钻进 复合排渣技术

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碎软煤层空气泡沫复合定向钻进技术应用研究 被引量：12

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作者 刘建林 方俊 +1 位作者 褚志伟 杨伟锋 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期278-285,共8页

针对碎软煤层空气定向钻进存在空气螺杆马达降温润滑,煤尘降尘处理和孔内煤层出水处置技术需求,在分析钻渣运移特性的基础上,通过集成稳定高效发泡、"机械+泡沫"复合排渣和"空气+泡沫"复合钻进等关键技术,配套定向... 针对碎软煤层空气定向钻进存在空气螺杆马达降温润滑,煤尘降尘处理和孔内煤层出水处置技术需求,在分析钻渣运移特性的基础上,通过集成稳定高效发泡、"机械+泡沫"复合排渣和"空气+泡沫"复合钻进等关键技术,配套定向钻机、泡沫发生灌注系统、空气螺杆马达、异形钻杆和随钻测量系统等关键装备,开发了碎软煤层空气泡沫复合定向钻进技术。在安徽省宿州市某矿开展了应用试验,在出水碎软煤层中顺利施工了主孔深度232m顺煤层定向钻孔,与应用空气定向钻进技术施工的2个钻孔相比,成孔深度分别提高了97%和105%,显著提高了顺煤层定向钻孔成孔深度,增强了碎软煤层瓦斯抽采效果,同时达到了降温润滑空气螺杆马达,降低孔口返出煤尘目的,可为碎软煤层定向钻孔施工提供一种新的技术途径。 展开更多

关键词 碎软煤层 泡沫 空气 排渣 复合钻进 定向钻进

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顶板复杂岩层无线随钻测量复合定向钻进技术 被引量：19

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作者 王鲜 李泉新 +1 位作者 许超 方俊 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第9期88-91,共4页

针对以往顶板复杂岩层中施工定向钻孔时存在钻进效率低、排渣效果差、易发生钻孔事故的不足,开发了基于螺旋钻杆的无线随钻测量复合定向钻进技术,选配了适用钻进装备;在淮南顾桥矿进行了现场试验,试验最大钻孔深度530 m,累计钻孔进尺1 6... 针对以往顶板复杂岩层中施工定向钻孔时存在钻进效率低、排渣效果差、易发生钻孔事故的不足,开发了基于螺旋钻杆的无线随钻测量复合定向钻进技术,选配了适用钻进装备;在淮南顾桥矿进行了现场试验,试验最大钻孔深度530 m,累计钻孔进尺1 673 m,成孔率达到100%,排渣效果提高2倍以上。试验结果表明:泥浆脉冲无线随钻测量系统工作性能稳定、测量数据准确,复合定向钻进技术钻进效率高、钻进能力强,螺旋钻杆复合排渣效果好、钻孔清洁度高;有效提高了复杂岩层钻孔成孔率、成孔效率和钻进安全性。 展开更多

关键词 顶板复杂岩层 泥浆脉冲 随钻测量 复合定向钻进 复合排渣

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煤矿井下泥浆脉冲无线随钻测量定向钻进技术 被引量：13

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作者 李泉新 褚志伟 +1 位作者 许超 方俊 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2021年第7期116-120,共5页

提出了煤矿井下泥浆脉冲无线随钻测量定向钻进技术,介绍了技术原理,分析了泥浆脉冲无线随钻测量、双动力复合定向钻进和双动力复合排渣3项关键技术,集成了泥浆脉冲无线随钻测量系统和高强度钻杆在内关键配套装备。试验结果表明:顺利完... 提出了煤矿井下泥浆脉冲无线随钻测量定向钻进技术,介绍了技术原理,分析了泥浆脉冲无线随钻测量、双动力复合定向钻进和双动力复合排渣3项关键技术,集成了泥浆脉冲无线随钻测量系统和高强度钻杆在内关键配套装备。试验结果表明:顺利完成了孔深3353 m超长定向钻孔施工,终孔时最大泥浆泵压力仅为额定压力的43.8%;在破碎的复杂顶板中完成5个高位定向钻孔,最大成孔深度540 m,总进尺1653 m,使用泥浆脉冲无线随钻测量系统累积测量551次,其中误码4次,综合误码率仅为0.72%,系统有效工作时间在20 d以上。 展开更多

关键词 随钻测量 泥浆脉冲 复合钻进 复合排渣 定向钻进

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贵州青龙煤矿碎软煤层区域瓦斯递进式抽采技术 被引量：17

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作者 梁道富 曹建明 +2 位作者 代茂 褚志伟 张垒 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期48-52,共5页

针对碎软煤层瓦斯抽采钻孔存在轨迹不可控、成孔深度浅和瓦斯抽采效果差的问题,分析了现有瓦斯抽采钻孔回转钻进技术瓶颈,集成了基于长距离顺层钻进技术和双动力复合排渣技术的压风定向钻进技术,在此基础上提出了利用压风定向钻进技术,... 针对碎软煤层瓦斯抽采钻孔存在轨迹不可控、成孔深度浅和瓦斯抽采效果差的问题,分析了现有瓦斯抽采钻孔回转钻进技术瓶颈,集成了基于长距离顺层钻进技术和双动力复合排渣技术的压风定向钻进技术,在此基础上提出了利用压风定向钻进技术,开展碎软煤层区域递进式瓦斯抽采技术。选取黔北煤田中部青龙煤矿21606运输巷道进行现场试验,在坚固性系数为0.37碎软煤层中,施工完成253个顺煤层压风定向钻孔,95%钻孔达到设计孔深,累计进尺超过3万m,单孔瓦斯抽采纯量是普通回转钻孔的10倍以上,单孔瓦斯抽采甲烷体积分数提高约50%以上。试验表明,采用压风定向钻进技术钻进碎软煤层钻孔轨迹可控,成孔率在95%以上,区域递进式瓦斯抽采技术具有无抽采盲区的显著优势,有效缓解了采掘接替紧张局面,提升了矿井瓦斯治理技术水平,为碎软煤层瓦斯治理提供了新的技术途径。 展开更多

关键词 碎软煤层 瓦斯抽采 区域递进 压风定向钻进 复合排渣

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