煤层密闭取心用超前隔水式PDC钻头设计与优化

高晓亮，张 朋，龙威成

(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077)

我国煤矿瓦斯事故频发，为改善煤矿开采前瓦斯含量，降低瓦斯事故发生率，地面和井下煤层气联合抽采是治理煤矿瓦斯的有效途径。瓦斯抽采前需要对含瓦斯煤层进行大量的煤层气含量测试，以指导瓦斯抽采并提高瓦斯抽采率，而地面煤层气勘探开发也需要大量的煤层气含量数据以满足煤层气资源评价及煤层气勘探需要。另外，瓦斯抽采结束后仍需要对煤层进行含气量测试，以检测瓦斯抽采效果是否满足相关规范要求，因此进行煤层含气量准确测试具有重要意义[1]。

为改善传统瓦斯含量测定方法程序复杂和测定结果误差大等不足，目前多采用密闭取心的方法进行煤层取样。目前常用的密闭取心取样器以石油、天然气领域为主。密闭取心多采用黏液密闭法、冷冻密闭法以及球阀密闭法等进行密闭取心，采用不同方式获取原状岩心，以期获得目标地层的特性，进一步分析储层含油、含气情况[2-5]。但是无论何种密闭取心方式均面临一个问题，就是如何最大程度避免钻井液对岩心的冲蚀、污染。本文针对中煤科工集团西安研究院研制的球阀型煤层密闭取心装置，通过对常规底喷式钻头的结构优选、水路设计等方面进行优化改进，进一步降低钻井液对密闭取心原装煤样的污染。

1 煤层密闭取心技术原理

煤层密闭取心技术是利用机械的方……