【正文】 速度可求得最小注氣量井下的體積： 井口的最小注氣量為： (17) 聯(lián)立(4)、(8)、(16)、（17），通過試算法或計算機編程可以求出由最小速度法求出的最小注氣量。（1） 最小動能法 環(huán)空的氣體在關(guān)鍵點即鉆鋌頂部單位體積的動能為最小，假設(shè)此處攜帶巖屑的能力等效于空氣在標準狀況下攜帶巖屑的能力，就有： (7)氣體在關(guān)鍵點的密度為： (8)氣體在關(guān)鍵點的速度為： (9)將(8)、(9)帶入(7)得關(guān)鍵點的壓力： (10) 聯(lián)立式(4)和式(10)可用最小動能法求得最小注氣量，其中：Tsl標準狀態(tài)下的溫度，K；Psl標準狀態(tài)下的大氣壓力，Pa；Vsl為標準狀態(tài)下最小動能的空氣速度，m/s；ρsl為標準狀態(tài)下的空氣密度，kg/m3；Vsl為標準狀態(tài)下的最小動能的氣體速度，m/s；ρb為關(guān)鍵點的氣體密度，kg/m3；Vb為關(guān)鍵點的氣體速度，m/s；Pb為關(guān)鍵點處的壓力，Pa；L為鉆鋌長度，m；f、e、a、b分別由式(2)、(3)、(5)、(6) 決定。最小注氣量是選擇空氣壓縮機的關(guān)鍵因素。在空氣鉆井中，當環(huán)空內(nèi)的氣體攜帶巖屑上返時，在鉆鋌頂部、鉆桿與鉆鋌結(jié)合處，會出現(xiàn)環(huán)空面積突然擴大的現(xiàn)象。顯然：當FG時，顆粒有向下的加速度，即顆粒有向下的運動趨勢；當F=G時，巖屑顆粒處于懸浮狀態(tài)；當FG時，巖屑顆粒具有向上的加速度，即有向上運動的趨勢。空氣鉆井廣泛應用的同時也出現(xiàn)了許多使生產(chǎn)無法順利進行的情況，包括氣體攜屑困難、井眼堵塞、井壁失穩(wěn)、井下爆炸等?？諝夤軈R是指從壓縮機到立管之間的管匯。滌氣器的作用是除掉即將進入增壓機進氣閥的空氣中的過量水分，起到保護增壓機的作用。 螺桿式空氣壓縮機采用預成套配置，只需單一的電源連接及壓縮空氣連接，并內(nèi)置冷卻系統(tǒng)，令安裝工作大為簡化?？諝鈮嚎s機的種類很多，按工作原理可分為容積式壓縮機，往復式壓縮機，離心式壓縮機，容積式壓縮機的工作原理是壓縮氣體的體積，使單位體積內(nèi)氣體分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力；離心式壓縮機的工作原理是提高氣體分子的運動速度，使氣體分子具有的動能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能，從而提高壓縮空氣的壓力。目前用的鉆頭基本上有兩種：刃片鉆頭和柱齒鉆頭，刃片鉆頭用于軟巖，柱齒鉆頭用于硬巖。空氣 潛孔錘鉆進工藝參數(shù)主要包括軸向壓力(kN)、回轉(zhuǎn) 速度(r/min)、沖擊功(kg 如左圖：壓縮空氣經(jīng)接頭內(nèi)孔推開單向閥1，經(jīng)過進氣道2進入沖錘下腔室10。本設(shè)計采用無閥式潛孔錘，其結(jié)構(gòu)圖見下。這樣，作用在鉆頭上就有回轉(zhuǎn)又有沖擊的綜合作用。⑥ 工具入井前要認真丈量、測繪、檢查、保養(yǎng)，并作詳細記錄，確保性能良好。（7）要求全井單層煤取心采取率≥85%，巖層取心采取率≥90% 。（3）現(xiàn)場施工要做到取心層位準，取心深度準，巖心長度及順序準。（4）井斜計算以完鉆電測連續(xù)測斜資料為準，測斜間距25m，特殊情況要加密，最后一測點距井底小于l m 。)水平位移(m)全角變化率（176?？筛鶕?jù)實鉆地層具體情況調(diào)節(jié)一開井深，目的是封住上部易垮易漏失松散地層，為二開的安全鉆進創(chuàng)造條件。（3）搬遷設(shè)備車輛、井場施工機具要嚴格管理，嚴禁亂壓占耕地、樹木等。 預計煤層數(shù)據(jù)表煤層底板深度（m）厚度（m） 煤層描述8頂板為灰色塊狀泥巖，巖黑色，粉沫狀，半亮型煤9頂板為深灰色塊狀泥巖，黑色，粉沫狀，半亮型煤10頂板為深灰色塊狀泥巖，粉沫狀及碎塊狀，半亮型煤 3 鉆井一般性設(shè)計 井場是鉆井作業(yè)的主要場所，有兩個涵義，一是指鉆井現(xiàn)場，如井場布置即為整個鉆井現(xiàn)場的平面布置；二是指鉆臺前的平場，用來排放鉆桿、套管，固井時停放水泥車，測井時停放測井車等。主要巖性為：泥巖與砂巖呈不等厚互層，局部夾粉砂巖。 二疊系（P)：整個中生界白堊、侏羅、三疊系地層缺失。℃，七月最熱，平均氣溫27℃。上覆黃土層下侏羅系地層含有砂巖，本段主要是砂巖裂隙含水，以靜水量為主，缺少補給源，井筒穿過時無水。井田范圍內(nèi)除采礦形成的塌陷區(qū)外，均為農(nóng)田，地形平坦，呈西北高東南低的變化趨勢，標高在22～25m之間。礦井西部20km左右有合（肥）—徐（州）高速公路東坪出口，礦井北有宿（州）—泗（縣）省道、南有宿（州）—蚌（埠）101省道穿過，礦區(qū)公路與之相連。在實際生產(chǎn)中，在預見的含煤地層上覆巖層及第四系土層，為防止松散層漏失及坍塌通常用泥漿護壁鉆進。從潮濕的煤層生產(chǎn)甲烷經(jīng)常伴隨著大量水的產(chǎn)出。 煤層氣開發(fā)有所謂“老區(qū)”和“新區(qū)”之分，前者指在生產(chǎn)礦區(qū)的煤層氣開發(fā)，后者指在未開采的原始煤田的煤層氣開發(fā)。在石油系統(tǒng)中，長城鉆井公司利用空氣、泡沫等氣體型流體有效地解決了伊朗TABNAK油田長段復雜井漏難題，使我國的石油鉆井技術(shù)在國際上逐漸得到認可[5]。美國和加拿大應用這方面技術(shù)比較普遍，它們用氮氣、空氣、天然氣等輕質(zhì)流體為循環(huán)介質(zhì)，成功地解決了地層漏失特別嚴重、地層比較堅硬、地層滲透率特別低的區(qū)塊的鉆井問題，其設(shè)備趨于完善，技術(shù)趨于成熟。在水文地質(zhì)和水井鉆井工程中，占有特殊的地位。空氣鉆井液一般不需加入化學 處理機，不僅降低了成本，而且避免了對設(shè)備的腐蝕，保證了對巖心純潔性的要求，避 免沖洗液對巖心品位、品級的影響。試驗數(shù)據(jù)和生產(chǎn)實踐證明，空氣作為循環(huán)液冷卻、清洗孔底效果要好于普通泥漿。粘度是泥漿流動難易程度的指標。 空氣鉆進按照在空氣中加注的物質(zhì)，可以分為干空氣鉆進、霧化鉆進、泡沫鉆進、泡沫泥漿鉆進等。 空氣鉆進是欠平衡鉆進的一種。 本文以淮南礦區(qū)蘆嶺煤礦WLG01井為例，根據(jù)相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，對此口井相關(guān)段進行了煤層氣空氣鉆井工藝設(shè)計，并討論了國內(nèi)煤層氣空氣鉆進工藝技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。 晉西地區(qū)是我國進行煤層氣資源開發(fā)的重要目標區(qū)域之一，八十年代末至九十年代初，地礦部華北石油局選擇了安徽淮南、河南安陽和山西柳林三個地區(qū)專項建立了煤層氣的開放實驗區(qū)。 　　我國煤層氣資源豐富，居世界第三。地面鉆井開采的煤層氣和抽放瓦斯都是可以利用的，通過地面開采和抽放可以大大減少風排瓦斯的數(shù)量，降低了煤礦對通風的要求，改善了礦工的安全生產(chǎn)條件。煤層氣直接排放到大氣中，其溫室效應約為二氧化碳的21倍[1]，對生態(tài)環(huán)境破壞性極強。煤炭開采前抽放瓦斯，不僅能大大降低重大安全事故發(fā)生的可能性，更是關(guān)系到社會和諧、穩(wěn)定的重大民生問題。關(guān)鍵詞：煤層氣； 空氣鉆井； 工藝技術(shù)； 設(shè)計 AbstractIn the early process of coal mining, as a harmful gas to safety production of coal mines, coalbed methane was all directly set into the atmosphere by the ventilation system . However, with the development of the science and technology change and energy resources to the brink of a shortage of the situation, but 變廢為寶 coalbed methane, an environmental protection, efficient and clean source of material ； coalbed methane, however, the development of the means are at present the main solve 。編號：（ ）字 號本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）煤層氣空氣鉆井工藝技術(shù)設(shè)計 題目： 姓名： 楊文軍 學號：21070435 班級：地質(zhì)工程2007級2班 二〇一一年六月中 國 礦 業(yè) 大 學本科生畢業(yè)設(shè)計姓 名：（ 楊 文 軍 ） 學 號： 21070435學 院： 應用技術(shù)學院 專 業(yè)： 地質(zhì)工程 　 設(shè)計題目：煤層氣空氣鉆井工藝技術(shù)設(shè)計 專 題：WLG01煤層氣參數(shù)井空氣鉆井工藝技術(shù)設(shè)計 指導教師： 李巨龍 職 稱： 副教授 2011年 6月 徐州 中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書學院 專業(yè)年級 學生姓名 任務(wù)下達日期：2010年 12月30日畢業(yè)設(shè)計日期： 2011 年 2 月 25日至2011年 6月10 日畢業(yè)設(shè)計題目：煤層氣空氣鉆井工藝技術(shù)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計專題題目：WLG01煤層氣參數(shù)井空氣鉆井工藝技術(shù)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求：院長簽字： 指導教師簽字：中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計指導教師評閱書指導教師評語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨立解決實際問題的能力；③研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：成 績： 指導教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運用所學知識解決實際問題的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計答辯及綜合成績答 辯 情 況提 出 問 題回 答 問 題正 確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯委員會評語及建議成績：答辯委員會主任簽字： 年 月 日學院領(lǐng)導小組綜合評定成績：學院領(lǐng)導小組負責人： 年 月 日摘 要煤層氣在早期的煤炭開采利用過程中，作為一種威脅煤礦安全生產(chǎn)有害氣體，通過礦井通風系統(tǒng)被全部直接排入大氣之中，然而隨著科學技術(shù)的日新月異和能源資源瀕臨短缺，煤層氣開始變廢為寶，成為一種環(huán)保、高效和潔凈的能源物質(zhì)；然而煤層氣的開發(fā)手段卻是現(xiàn)階段主要解決問題。在進行空氣鉆井設(shè)計時，采用了修正后的Angel模型建立了井筒環(huán)空內(nèi)任意井深處的空氣壓力計算方程，同時采用了最小動能法和最小速度法對攜帶巖屑最小注氣量的確定作了較為深入的介紹。特大瓦斯爆炸案例近年來就發(fā)生在山西焦煤，龍煤鶴崗等大型國有企業(yè)。煤層氣空氣濃度達到5%16%時，遇明火就會爆炸[2]，這是煤礦瓦斯爆炸事故的根源。煤層氣的開采一般有兩種方式：一是地面鉆井開采；二是井下瓦斯抽放系統(tǒng)抽出[3]。煤層氣過去除了供暖外沒有找到合理的利用手段，一直未能充分利用，因而抽放瓦斯絕大部分仍然排入大氣，花掉了資金，浪費了資源，污染了環(huán)境。 我國煤層氣分布極不均衡，井產(chǎn)普遍較低，故如何提高煤層氣的開采成為當今煤炭行業(yè)亟待解決的技術(shù)難題。為借鑒山西在煤層氣開采方面的成功經(jīng)驗，有效的“變廢為寶”，國家在兩淮煤炭基地投資建設(shè)“大型油氣田及煤