松软煤层钻进钻杆减重降阻机制
及应用研究
王永龙1,2，郭佳宽1，余在江1，杜 康1，
孙玉宁1,2,*
作者单位
(1. 河南理工大学 能源科学与工程学院，河南 焦作 454003；
2. 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心，河南 焦作 454003)
创新点
1、针对松软煤层钻进因钻杆自重大引起的钻进阻力大、钻进效率低及劳动强度高等问题，提出优化钻杆结构以减小自重并降低钻进阻力的研究思路；
2、通过设计四翼内凹结构达到减小钻杆自重及降低钻进阻力的目的，兼顾钻杆推进阻力和旋转扭矩损失，建立了钻杆钻进阻力模型，结合数值模拟方法对四翼内凹刻槽钻杆进行强度校核分析与参数优化；
3、研制了四翼内凹刻槽钻杆，并通过工业性试验进行了验证。
文章主要内容
1 钻杆减重降阻机制
1.1 钻杆旋转摩擦阻力
1.2 钻杆轴向阻力分析
2 钻杆结构参数优化与强度校核
2.1 刻槽钻杆结构强度分析
2.2 等壁厚四翼内凹刻槽钻杆内凹深度分析
2.3 等内凹深度四翼内凹刻槽钻杆壁厚分析
3 现场工业性试验
主要图表
图 5 3 种钻杆截面
图 6 钻杆旋转扭矩损失TA与钻孔长度l1关系
图 9 圆状刻槽钻杆 Mises 应力云图
图 13 内凹深度 4 mm 时不同壁厚应力对比
图 15 钻杆凸棱处轴向应力分布
扫码阅读原文
作者简介
王永龙，副教授，河南理工大学，从事复杂地层安全科学钻探、低渗煤层增透等方面的研究工作。承担国家和省部级科研项目7项、主持和参与完成企业委托课题20余项；获得国家科技进步二等奖1项，省部级一等奖1项、二等奖3项；出版学术专著1部，发表学术论文40余篇，入选中国精品科技期刊顶尖学术论文（F5000）2篇；授权国家发明专利30余项，专利转化6项。
引用格式
王永龙，郭佳宽，余在江，等. 松软煤层钻进钻杆减重降阻机制及应用研究[J]. 煤田地质与勘探，2024，52(5)：174−182.
doi: 10.12363/issn.1001-1986.24.01.0006
