新型三翼可开闭式PDC钻头的设计与应用.pdf

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1、煤炭工程第４９卷第６期ＣＯＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ?４９，Ｎｏ?６ｄｏｉ：１０?１１７９９／ｃｅ２０１７０６０３８新型三翼可开闭式ＰＤＣ钻头的设计与应用１，２孙荣军（１?中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安７１００７７；２?西安科技大学建筑与工程学院，陕西西安７１００５４）摘要：为解决普通四翼可开闭式ＰＤＣ钻头存在中心翼片开闭不灵活、钻进穿层孔效率低、钻头体易变形的问题，介绍了新型三翼可开闭式ＰＤＣ钻头的设计。设计方案为：将中心翼片的定位方式由全开放式改为半开放式；将定位珠位置由中心翼片改为镶嵌于钻头体内；将钻头结构由四翼改为三翼，优化布

2、齿。开发的新型三翼可开闭式ＰＤＣ钻头，在淮南矿业集团朱集东煤矿进行试验，３只钻头平均寿命为５９０?７ｍ，提高６８?８％；钻进砂岩段效率为１６ｍ／ｈ，提高３３％；中心翼片开闭灵活，下管成功率达到１００％。关键词：快速下筛管；三刀翼；可开闭式；ＰＤＣ钻头＋中图分类号：ＴＤ４２１?２５文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０９５９（２０１７）０６⁃０１３２⁃０４Ｄｅｓｉｇｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｅｗｔｈｒｅｅ－ｗｉｎｇｅｄｏｎ－ｏｆｆｔｙｐｅＰＤＣｄｒｉｌｌｂｉｔ１，２ＳＵＮＲｏｎｇ－ｊｕｎ（１?ＣＣＴＥＧＸｉ′ａｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉ

3、ｔｕｔｅ，Ｘｉ′ａｎ７１００７７，Ｃｈｉｎａ；２?ＦａｃｕｌｔｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ′ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｎｏｒｍａｌｆｏｕｒ－ｗｉｎｇｅｄｏｎ－ｏｆｆＰＤＣｄｒｉｌｌｂｉｔ，ｓｕｃｈａｓｉｎｆｌｅｘｉｂｌｅｏｎ－ｏｆｆｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｗｉｎｇｂｌａｄｅ，ｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎｓｅａｍ－ｃｒｏｓｓｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｙ

4、ｉｅｌｄｉｎｇｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｂｉｔ，ａｎｅｗｔｈｒｅｅ－ｗｉｎｇｅｄｏｎ－ｏｆｆＰＤＣｂｉｔｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｆｉｘｉｎｇｍｏｄｅｏｆｃｅｎｔｅｒｗｉｎｇｂｌａｄｅｉｓｃｈａｎｇｅｄｆｒｏｍｏｐｅｎｔｙｐｅｔｏｓｅｍｉ－ｏｐｅｎｔｙｐｅ；ｔｈｅｂａｌｌｐｌｕｎｇｅｒｉｓｆｉｘｅｄｉｎｄｒｉｌｌｂｉｔｂｏｄｙｒａｔｈｅｒｔｈａｎｃｅｎｔｅｒｗｉｎｇｂｌａｄｅ；ｔｈｅｂｉｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｃｈａｎｇｅｄｆｒｏｍｆｏｕｒ－ｗｉｎｇｔｏｔｈｒｅｅ－ｗｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｔｏｏｔｈａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｆｉｅ

5、ｌｄｔｅｓｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎＺｈｕｊｉｄｏｎｇＣｏａｌＭｉｎｅｏｆＨｕａｉｎａｎＭｉｎｇＧｒｏｕｐ，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｄｒｉｌｌｉｎｇｆｏｏｔａｇｅｗａｓ５９０?７ｍ，ａｖｅｒａｇｅｌｉｆｅｅｘｐｅｃｔａｎｃｙｏｆｔｈｅ３ｄｒｉｌｌｉｎｇｂｉｔｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ６８?８％；ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｄｒｉｌｌｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎｓａｎｄｓｔｏｎｅｓｅｃｔｉｏｎｏｆｓｅａｍ－ｃｒｏｓｓｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅａｃｈｅｄ１６ｍ／ｈｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ３３％；ａｎｄｗｉｔｈｆｌｅｘｉｂｌｅｏｎ－ｏｆｆｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｃｅｎ

6、ｔｅｒｗｉｎｇ，ｔｈｅｓｕｃｃｅｓｓｒａｔｅｏｆｃａｓｉｎｇｊｏｂｒｅａｃｈｅｄｕｐｔｏ１００％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｐｉｄｃａｓｉｎｇｒｕｎｎｉｎｇ；ｔｈｒｅｅ－ｗｉｎｇｅｄ；ｏｎ－ｏｆｆｔｙｐｅ；ＰＤＣｄｒｉｌｌｂｉｔ［１０］针对松软突出煤层瓦斯抽采钻孔封孔后，在抽采过程石，原工艺配套的四翼可开闭式钻头钻进效率低，且容中容易出现孔内坍塌，造成钻孔提前报废，影响抽采效果易出现钻头基体变形，中心翼片无法打开，导致无法顺利［１－６］的问题，专门研制的钻杆内快速下筛管工艺技术，在瓦下入筛管。为了进一步强化钻头结构，提高钻进效率，本斯抽采孔成孔后，暂不提

7、钻，通过钻杆内孔将管壁带有一文专门介绍了一种新型三翼可开闭式ＰＤＣ钻头，进一步提定直径和布置形式孔眼的防静电ＰＶＣ管（以下简称：筛管）高了钻杆内快下筛管工艺的适用性和高效性。输送到孔底，然后再提钻将ＰＶＣ筛管留在孔内。该工艺技１快速下筛管技术原理术不仅适用本煤层顺层钻孔瓦斯抽采，还适用于穿层斜交［７－９］钻孔瓦斯抽采，具有施工效率高，后期瓦斯抽采效果好目前煤矿井下瓦斯抽采钻孔下套管工艺多为提钻下套等特点。特别是针对穿层钻孔施工时，因经常会钻遇硬岩管工艺，一般钻进到设计孔深后提钻，然后裸孔下入筛管。收稿日期：２０１７－０２－１２基金资助：“十三五”国家

8、科技重大专项资助项目“晋城矿区地面煤层气抽采剩余气含量与井下高位钻孔及区域递进式顺煤层钻孔工艺技术研究”（２