熠星项目||冲剪复合钻头及钻杆公接头仿生技术

钻探技术是石油、天然气、煤矿等能源、矿产开采领域的必需技术之一，钻杆、钻头是实现该技术的重要载体。煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工是多物理场、复杂工况钻探施工的典型场景。来自中煤科工集团西安研究院有限公司的项目团队，针对煤矿井下硬岩层钻进效率低等难题，研发出冲剪复合钻头及钻杆公接头仿生技术，该项目参加2018中央企业熠星创新创意大赛，荣获优秀奖。

冲剪复合钻头及钻杆公接头仿生技术将潜孔锤冲击碎岩理论和PDC钻头剪切碎岩理论创造性地结合在一起，并开发切削齿主动保护装置，以冲击功预裂地层，促进裂纹扩展，增加岩层润湿层深度，实现钻进效率和使用寿命的同时提高。针对近水平孔中钻杆柱弯曲严重，钻杆公接头断裂导致“掉钻”事故等问题，项目组首次提出“以柔克刚”的新思路，模拟动物脊柱结构实现钻杆公接头仿生设计，在公接头根部形成类似脊柱的弹性软骨和韧带的柔性结构，创造性地将接头的传扭功能和连接功能分开，解决因公接头断裂导致的“掉钻”问题，实现钻杆接头断裂与“掉钻”事故之间的因果关系分离。