[发明专利]用于软煤岩降阻散热仿生钻进方法及钻杆

摘要

本发明公开了一种用于软煤岩降阻散热仿生钻进方法及钻杆，根据煤层地质条件，依据用于软煤岩降阻散热仿生钻进方法，评估钻孔收缩比dc并确定钻杆旋转外径d1、钻杆表面凸形或凹形结构高度、钻杆表面凸形或凹形结构之间间距和钻进速度，用于软煤岩降阻散热仿生钻杆，包括杆体、凸连接件、凹连接件，钻杆表面设置凸形或凹形结构。本发明针对软煤岩钻进困难的技术难题，考虑煤层地质条件，发明了用于软煤岩降阻散热仿生钻进方法及钻杆，钻进过程中，应用降阻散热仿生钻杆施工钻孔，实现低阻、低温一体化钻进工艺体系，可有效改善软弱煤岩地层的钻进效果。

主权项

用于软煤岩降阻散热仿生钻进方法，其特征在于：包括以下步骤；①.在待施工地点取煤样或岩样，通过实验室试验、理论计算评估钻孔收缩比dc；钻孔收缩比dc为钻孔孔壁变形最大位移up与钻孔未收缩时半径r的比值；②.根据施工地点软煤岩的钻孔收缩比dc设计钻杆旋转外径d1，当钻孔收缩比0≤dc≤20%时，钻杆旋转外径d1设计为1.5r（1‑dc）～1.8r（1‑dc）；当钻孔收缩比20%＜dc≤40%时，钻杆旋转外径d1设计为1.7r（1‑dc）～2.1r（1‑dc）；当钻孔收缩比40%＜dc≤60%时，钻杆旋转外径d1设计为1.8r（1‑dc）～2.5r（1‑dc）；当钻孔收缩比dc>60%时，钻杆旋转外径d1设计为1.9r（1‑dc）～1.8r；③.根据施工地点煤层的钻孔收缩比dc设计钻杆表面凸起高度或凹槽深度；当钻孔收缩比0≤dc≤20%时，钻杆表面凸起高度设置为0 mm～5 mm范围内；当钻孔收缩比20＜dc≤40%时，钻杆表面凸起高度设置为3 mm～8 mm范围内；当钻孔收缩比40＜dc≤60%时，钻杆表面凸起高度设置为5 mm～11 mm范围内；当钻孔收缩比dc>60%时，钻杆表面凸起高度设置为5 mm～15 mm范围内；当钻孔收缩比0≤dc≤50%时，钻杆表面凹槽深度设置为0 mm～3 mm范围内；当钻孔收缩比dc>50%时，钻杆表面凹槽深度设置为3 mm～5 mm范围内；④.根据施工地点煤层的钻孔收缩比dc设计钻杆表面凸起或凹槽之间间距，当钻孔收缩比0≤dc≤20%时，钻杆表面凸起或凹槽之间间距设置为10 mm～40 mm范围内；当钻孔收缩比20＜dc≤40%时，钻杆表面凸起或凹槽之间间距设置为20 mm～50 mm范围内；当钻孔收缩比40＜dc≤100%时，钻杆表面凸起或凹槽之间间距设置为40 mm～80 mm范围内；⑤.根据施工地点煤层的钻孔收缩比dc设计钻进速度；当钻孔收缩比0≤dc≤20%时，钻进速度设计为0.8 m/min～1 m/min；当钻孔收缩比20＜dc≤40%时，钻进速度设计为0.6 m/min～0.8 m/min；当钻孔收缩比40＜dc≤60%时，钻进速度设计为0.4 m/min～0.6 m/min；当钻孔收缩比60＜dc≤100%时，钻进速度设计为0.2 m/min～0.4 m/min；⑥.根据施工地点煤层地质条件，确定钻孔施工直径、钻孔之间间距、钻孔距离顶底板距离、钻孔倾角、方位角，并依据步骤①～⑤，确定钻杆旋转外径d1、钻杆表面凸起高度或凹槽深度、钻杆表面凸起或凹槽之间间距、钻进速度，并确定降阻散热仿生钻杆的结构设计形式。