煤层粒子冲击钻井技术的适用性分析及参数优化

为了更高效地开采煤层气，应用粒子冲击钻井技术提高煤层钻井的钻速，在分析了粒子冲击钻井技术在煤层钻井的适用性基础上，依据煤岩特性对粒子冲击钻井技术参数进行了优化，同时利用耦合光滑粒子流体动力学法（SPH）及有限元法（FEM）模拟研究了粒子冲击破碎煤岩的三维非线性冲击动力学问题，得出了粒子冲击参数随破岩深度的变化规律。结果表明：在考虑有利于粒子的返出情况下，优化了粒子钻进冲击参数，得出煤层钻井时粒子入射速度80～100m／s、粒子直径1．0～1．5mm和入射角度6°～12°为最佳取值，粒子冲击钻井技术在煤层气开采中具有高效实用性。

粒子钻井中液压动力控制装置的设计与试验

粒子冲击钻井系统的粒子注入系统,高压罐和螺旋输送机之间结构连接紧凑,空间狭小,电机的安装比较复杂,易产生振动。为解决此问题,研制出一种能够实现钢粒均匀、稳定、可控注入的粒子冲击钻井液压动力控制装置。对该装置液压系统进行设计,计算系统关键技术参数,优选动力系统设备。室内试验表明:在机筒内压25 MPa条件下,液压动力装置稳定运行240 min,液压控制系统能有效提供动力源,而且粒子驱动装置能稳定、可靠地运行。研究内容对粒子冲击钻井技术在我国深井硬地层钻井现场的推广应用具有重要意义。