井下煤矿硬岩定向钻进孔的底水压力提升技术。

简介：
为了应对煤矿井下硬岩深孔滑动定向钻进过程中出现的，由于钻柱托压效应导致的给进压力过大、钻进效率低下以及钻孔深度受限等挑战，提出了一种采用孔底水力加压方式以提升钻头钻压的技术方案。该方案借鉴了石油钻井领域的水力加压器结构设计，并结合了煤矿井下近水平孔钻进的实际工况，从而完成了孔底水力加压器的结构优化。此外，通过运用精密的理论计算和数值模拟方法，对水力参数进行了周密的进行设计。样机的室内测试结果显示，当使用Φ12 mm、Φ13 mm、Φ14 mm活塞水眼时，在流量为200~450 L/min的范围内，能够输出轴向压力在2~10 kN之间。在淮南张集矿进行了实际的现场试验，并在此基础上总结出了一套完善的孔底水力加压与水力辅助加压工艺流程。试验数据表明，在滑动定向钻进模式下，钻孔深度成功地从464 m扩展至578 m；在深孔钻进阶段，最大钻效显著提升，由以往托压孔段的1 m/h以下水平直线增长至3 m/h以上。同时，试验结果还显示出平均给进表压相较于托压孔段降低了23.8%，平均钻效则提升了高达137%。