煤层密闭取心用超前隔水式PDC钻头设计与优化

为提高煤层瓦斯测定精度,一般采用密闭取心的方式进行煤层取样,配套煤层密闭取心用三筒单动取心器,设计了一种密闭取心用超前隔水式PDC钻头。通过对普通底喷式钻头、锥面煤心导进式钻头以及超前隔水式钻头三种结构形式进行对比优化,选用超前隔水式钻头为密闭取心用钻头,该钻头采用超前式小钻头压入煤层,小钻头采用合金切削齿进行干钻,有效隔绝钻井液进入煤心。根据流体力学连续性方程优选水眼数量与尺寸,降低水眼钻井液对煤层冲刷,并采用斜水眼、反向斜面水道等结构进一步防止钻井液进入煤心。根据全覆盖井底的原则进行PDC切削齿排布,优化钻头钻进效率。采用设计的钻头在淮北芦岭煤矿地面采动卸压瓦斯抽采井中进行现场试验,试验证明煤心采取率满足密闭取心施工要求。