刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的合理参数研究

为充分发挥刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的优势,分析了刻槽钻杆螺旋槽宽度、深度、螺距的变化对排渣效果的影响情况。建立Ф50刻槽钻杆煤层钻孔三维模型,对不同参数的刻槽钻杆在钻孔内的排渣情况进行数值模拟。研究结果表明:螺旋槽宽度为12 mm,深度为1.1 mm,螺距为76 mm,排渣效果最优;通过突出煤层钻进工业性试验,钻进深度平均提高36.2%,钻进效率提高41.5%,且刻槽钻杆表面温差较小。 在突出煤层钻进技术中，钻杆是实现高效钻孔的关键设备之一。近年来，刻槽钻杆技术的出现，显著改善了突出煤层钻进中的排渣效果，极大地提升了钻进效率和安全性。该技术通过在钻杆表面设计特殊的螺旋槽，使得排渣过程更为顺畅，有效避免了钻孔塌陷等突出问题。本文对刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的合理参数进行深入研究，以期为相关领域的技术优化提供理论依据和实践指导。 针对突出煤层的地质条件和钻进要求，我们对刻槽钻杆螺旋槽的宽度、深度和螺距进行了系统分析。研究建立了一个Ф50（直径为50毫米）刻槽钻杆的煤层钻孔三维模型，并在此基础上进行数值模拟，以探究不同参数对排渣效果的影响。模拟结果显示，在螺旋槽宽度为12毫米、深度为1.1毫米、螺距为76毫米的条件下，排渣效果最佳。 进一步地，为了验证数值模拟的结果，研究团队在实际的突出煤层钻进作业中进行了工业性试验。通过使用上述参数优化后的刻槽钻杆，钻进深度和效率分别平均提高了36.2%和41.5%。这一显著的提升不仅体现在钻进能力的增强上，还表现为钻杆表面温差的减少，从而降低了因温度升高引发的瓦斯燃烧等潜在危险。 在突出煤层的复杂作业环境中，传统钻杆技术往往面临着排渣不畅、钻孔塌陷和钻杆丢失等问题。光面钻杆主要依赖流体排渣，但对于突出煤层中的高瓦斯压力和地应力，其排渣能力显得捉襟见肘。相比之下，刻槽钻杆在利用流体排渣的基础上，螺旋槽增加了对煤渣的机械推动力，大大改善了排渣效率，有效防止了塌孔引起的卡钻问题。 与麻花钻杆相比，刻槽钻杆虽然在钻进过程中需要更大的钻机动力，但其在深部塌孔的处理上更为出色，减少了丢钻杆的风险。此外，刻槽钻杆还对封孔后的抽采效果有所帮助，进而间接提升了回采效率。传统水力排渣可能需要额外的排水设施，而风力排渣可能导致卡钻和钻杆过热，刻槽钻杆在这些方面都显示出明显的优势。 通过对刻槽钻杆螺旋槽几何参数的科学设计与优化，能够实现更高效的排渣过程，从而降低作业风险，提高钻孔深度和效率。因此，合理参数的刻槽钻杆技术是解决突出煤层钻探问题的有效手段之一。这不仅为突出煤层钻进技术的进步提供了新的视角，也为今后相关技术的研发和应用指明了方向。随着煤矿开采技术的不断发展，刻槽钻杆技术有望在更多领域中得到广泛应用，为提升煤矿安全生产水平作出重要贡献。