煤矿工作面生产污水井下分流与前置快速处置一体化水处理系统研发与工程应用

井下煤炭开采产生大量含煤粉、煤泥、乳化液的污水,淤堵排水沟、淤积中央水仓,必须频繁清淤,浪费大量物力、人力及财力。本文在分析目前井下污水处理研究状况及煤矿污水处理存在问题的基础上,提出研发应用煤矿工作面生产污水井下分流与前置快速处置JC一体化水处理系统,能系统性地降低污水水处理成本,彻底解决淤堵的状况,以绿色的煤炭开采方式,保障煤矿的可持续生产。

气体钻井全井段环空流场改善方法

气体钻井以可压缩气基流体作为循环介质，环空流速沿井深分布不均，容易导致下部井段井眼净化不良、上部井段冲蚀严重等问题。因此，有必要对气体钻井全井段环空流场进行优化改善。借助现代计算流体力学，考虑钻具偏心、旋转、截面突变等复杂情况，建立了气体钻井的环空流体动力学数值分析模型，计算得到了任意井深处环空多相流动规律，并对其影响因素进行了分析，总结出了一套全井段环空流场改善方法，并采用有限体积法对该方法的可行性进行了数值评价。结果表明：井口加载回压配合井下气体分流技术能有效地限制上部井段环空流速，减少冲蚀，降低井底压力和地面注气压力，提高下部井段井眼净化能力和水力能量利用效率，实现改善全井段环空流场的目的。

气体钻井技术的改进

一种可以提高钻井性能的新技术已在理论上和实践中得到证实。该技术取得的进步在于应用一种能够精确论证井底压力、流量、动能的模型,因此,可以迅速估算不同钻柱、不同井眼几何尺寸以及气体流量。该模型论证了在钻头之上将一部分气体分流转入井眼的作用。一种新的工具——井下空气分流器安装在钻柱上,可以根据模型的模拟,精确分流最适宜的气体流量。应用这种新技术控制钻头处的井底压力的结果是,通常由于摩擦而损失的能量可以转化为有利因素,可以降低地面压缩气体的费用、减少井眼冲蚀、提高机械钻速、延长钻头寿命、提高钻达总井深的成功率,而不会转化为不可压缩流体。压力波动效应(文丘里效应)一般用于在地面从井口脱气,在井底也可以产生压力波动效应以降低井底环空压力。通过这种方式降低井底压力后,可用较少的空气和较低的摩擦提高气体流量。该技术已成功地应用于现场不同条件的井眼,提高了机械钻速,增强了井眼稳定性,延长了钻头寿命,降低了总成本。