科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
定向长钻孔是煤矿瓦斯、水害治理的主要技术手段，PDC定向钻头性能是影响坚硬地层钻进效率的重要因素。针对煤层顶底板岩层定向长钻孔施工中出现因PDC钻头体断翼、PDC崩齿等问题导致的频繁起下钻、施工效率低等现象，采用等切削布齿原则对刀翼布齿进行优化，有效降低切削齿冲击破坏；通过流体力学仿真分析，优化钻头水力参数，保证岩屑及时排出孔底，防止切削齿因重复破碎岩石导致过早损坏；通过仿真分析，优选大直径PDC异型齿，提高切削齿耐磨和抗冲击性能；引入表面增材制造技术，通过优化等离子(PTA)增材制造工艺参数，实现了兼具胎体耐磨耐冲蚀和钢体强韧性的WC基复合钻头体加工工艺。新研制的PDC定向钻头，在淮南顾桥煤矿北区底板探放水钻孔中进行了现场试验。结果表明：钻进致密、坚硬灰岩地层时，2只钻头寿命分别达到827、810 m，相对于以前的?120 mm胎体式定向钻头平均寿命300 m有较大幅度的提高，并降低了上下钻等辅助作业时间，提高了施工效率，达到了硬岩定向长钻孔提速增效的目标，为硬岩定向长钻孔用PDC钻头设计和制造工艺开发提供了新的解决方案。
-
单位物理学院; 中煤科工集团西安研究院有限公司; 中南大学
