煤田地质与勘探

作者：赵研, 刘松赫, 郝世俊, 赵江鹏, 李沛舒, 王学博, 于永平, 高科, 董博, 张博,

关键词：钻孔救援, 大直径潜孔锤, 钻进参数, 岩屑运移, 排渣效率,

目的针对大直径潜孔锤扩孔钻进技术在矿山救援中面临的井底流场复杂、排渣困难问题。方法为揭示钻进参数对井底流场及排渣效率的影响规律，优选钻进参数组合，采用计算流体力学−颗粒轨道模型方法，建立了潜孔锤反循环排渣流场数值模型，分析了机械钻速3.0 m/h下的井底流场的流速分布、岩屑运移及清渣率变化规律。研制了大直径多相流井底反循环模拟装置，该装置具有调控多种钻进参数以及记录井底岩屑运移轨迹的功能，基于该装置采用模拟岩屑开展双相流井底反循环实验，探究钻井液泵量与钻头转速对流场的影响规律。基于经实验验证的数值模型设计了两因素三水平正交实验。结果清渣率随钻井液泵量增大而提升，但增益效果随泵量增大而衰减；清渣率随钻头转速增大呈先升后降趋势，在钻头转速达到15 r/min时为最佳。正交实验表明，当处于较高泵量和中等转速工况下，流场排渣效果较好；在机械钻速3.0~6.2 m/h，实现最佳排渣效果的钻进参数组合为钻井液泵量216 m3/h、钻头转速15~20 r/min。结论研究结果为大直径救援井钻进规程参数的合理选取提供了理论参考，有助于提升钻孔救援工程成孔速率。

来源：2025年第9期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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