水力喷射小曲率半径转向钻进技术源于径向水平井技术,通过在常规抽采孔内钻进分支孔,改善煤层瓦斯流动通道,实现瓦斯增采;同时,可与其他水力措施联合使用,实现煤层均匀增透。由于应用环境的不同,常规径向水平井技术的转向工艺不适用于煤矿井下,需要针对井下的应用条件,研究适合煤矿井下使用的水力喷射小曲率半径转向钻进技术。本文利用理论分析、数值模拟和实验研究的方法,通过优选高压软管、设计转向器,建立转向阻力计算模型,形成完整的水力喷射小曲率半径转向钻进技术。并通过转向实验,验证该转向技术实现的可行性,主要研究成果如下:(1)根据高压软管的转向状态,建立高压软管参数与转向轨道参数间的关系模型。根据转向空间和钻进水力参数,优选高压软管。基于选出的高压软管参数,计算出转向轨道直径为35mm,转向半径为72.5mm。(2)以转向角度和导弯偏角为参数模拟软管段转向过程阻力,得出转向阻力与导弯偏角和转向角度呈二次函数关系。利用二次回归分析的方法,建立了软管段模拟转向阻力的参数方程;基于该参数方程,以阻力最小为原则优化转向轨迹参数。(3)根据优化的转向轨迹参数设计转向轨道样机,将转向角度和流体压力作为实验参数,进行转向阻力实验;基于喷头自进力修正转向阻力值,分析流体压力和轨迹参数对最大转向阻力和软管段转向阻力的影响,建立最大转向阻力和软管段转向阻力计算模型。(4)根据优化的转向轨迹参数和转向器主体结构,设计转向器;分析高压软管在转向过程中的受力情况,建立送进倾角和长度与喷头自进力间的关系模型。进行自进条件下的转向实验,对该模型进行验证,也为水力喷射小曲率半径转向钻进技术在井下的应用提供一定的实践基础。