摘要

针对现有自进式旋转钻头钻孔修复理论计算长钻孔修孔参数时误差大的问题,基于变质量牛顿定律,建立钻孔修复运动方程,得出修复长度和水力参数、钻孔参数和管道参数之间的关系,开展系统阻力测试试验,明确了钻孔长度、角度、返水和运动速度对综合摩擦系数k的影响,修正运动方程,通过自进式钻头修孔试验,验证了运动方程。结果表明:综合摩擦系数k是运动方程的关键参数;自进式钻头运动过程中,系统阻力随着修复距离增加呈线性增加;返水对钻头和高压软管产生阻力,导致综合摩擦系数k增大;钻头和高压软管在仰孔中运动时,重力的分力成为阻力;钻孔角度和射流压力增加均能导致返水流速增加,使综合摩擦系数k增加;综合摩擦系数k的理论值需要用系数0.8进行修正;修正后的运动方程可以较为准确地计算自进式钻头的最大修复距离,修复距离为104.7 m时,理论值与试验值的误差为5.7 m,验证了自进式钻头钻孔修复技术在长钻孔中应用的可行性。