煤炭工程

作者：高晓亮,杨哲,居培

单位：1. 中煤科工集团西安研究院有限公司；2. 中国煤炭科工集团西安研究院有限公司；

关键词：灰岩层,定向水平井,底板注浆,钻头设计,PDC钻头,

针对煤层底板灰岩层定向水平注浆井钻进工艺特点及灰岩层地层特性，通过分析现场地质特征及构造、钻孔设计以及井身结构等特点，对拟钻地层特性、钻进工艺以及常规钻头磨损情况进行研究，对钻头剖面形状、切削齿排布、切削齿安装角度以及金刚石复合片优选进行优化设计。新设计钻头采用抛物线剖面，极限密度布齿并针对关键部位增加后备齿加强的方案，降低钻头关键部位磨损，提高钻头攻击性，以通过数值模拟分析异形切削齿破岩效率，以强化鼻部切削齿，提高钻头抗冲击韧性，防止钻头冲击破坏。采用优化设计的钻头进行现场试验，使用寿命较常规PDC钻头提高58.18%|复合钻进平均速度较常规PDC钻头提高50%|定向钻进平均速度较常规PDC钻头提高56.52%，实现了灰岩层底板注浆施工优快钻井需求，为硬岩裂隙地层定向井钻进施工提供了钻头设计方案，为同类地层注浆井的施工提供了技术支撑。

来源：2022年第6期

《煤炭工程》期刊编辑部

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