绳索取心复合钻柱的动力学行为研究

绳索取心复合钻柱在岩心钻探“满眼钻进”过程中,钻杆易出现不同程度的划痕、压痕及磨痕等情况。本文利用非线性有限元方法,采用三维管单元对绳索取心复合钻柱拉压两处截面的涡动轨迹、涡动速度、横向振动、纵向振动规律进行了分析。结果表明：转速的增加和钻压的增大会显著增加钻柱与井壁的碰撞次数;在相同钻压条件下,随着钻柱回转速度的增大,钻柱与井壁的碰撞机率增加、接触轨迹增长,致使钻柱与孔壁的滑动摩擦机会增多;钻柱的涡动速度均值将随钻压和转速的增加而增大,转速大于钻压的影响;转速的增加则会加大钻柱的横向振荡频率,钻压的增大会增加钻柱横截面的纵向振荡幅值。     

钻柱振动特性的仿真分析

钻进过程中,钻柱振动是不可避免的,而且钻柱产生振动的原因是多方面的。随着研究的深入,人们不仅认识到钻柱振动对钻井作业产生的负面影响,还认识到利用振动可以得到许多井下信息。运用一根钻杆模型,分析了其在不同工作状况下的振动特性,得到了钻杆在横向、纵向、扭转振动的多阶振型,以及对应的应力应变图。对照振型和应力应变图,联系钻井实践中各种钻柱失效形式,以期从中找出一些振动与钻柱失效的关联,更好地利用振动去解决生产问题。     

钻柱对地面钻孔EM-MWD信号传输影响的ANSYS模拟分析

钻柱是电磁波随钻测量（EM-MWD）信号传输的重要信道,评价EM-MWD信号传输效果,不可忽视钻柱的影响。基于此,采用ANSYS有限元软件,对EM-MWD信号传输特性进行仿真。从地面接收电压和电流密度两方面,分析了孔眼环空横截面积、钻柱横截面积、钻柱电阻率和绝缘短节位置对电磁波随钻测量信号传输的影响规律。仿真结果表明：地面接收信号随钻柱横截面积增大而增强,受孔眼环空间隙影响小;钻柱电阻率越低,接收信号越强;绝缘短节与钻头之间的距离越长,接收信号越强。     

小直径特深孔绳索取心口径系列及钻柱方案

现行绳索取心口径系列主要适用于3000 m以内浅钻孔。在4000 m左右的特深孔绳索取心钻进中,存在一定的技术“瓶颈”,如地层复杂,甚至无法安全钻达设计深度。论证3000～5000 m特深孔绳索取心合理口径系列和钻柱方案是为特深孔成套钻探装备研制、绳索取心钻具开发提供技术依据的重要前期工作,也是一项公益性和开放性的技术工作。简述了特深孔绳索取心口径系列及钻柱方案的初步设想,期望国内钻探专家、一线技术人员广泛参与,进一步论证。     

土石方开挖随机模糊仿真技术研究

考虑了土石方开挖工程中的大量随机模糊现象,利用计算机仿真技术,开发出土石方开挖仿真系统。探讨了土石方开挖工程仿真系统的开发技术,并重点研究了随机模糊仿真模型的建立问题。所建立的仿真模型可以较好地反映土石方开挖施工过程,仿真系统可以为优化设计方案以及决策提供有效分析方法和评估依据。     

CFG桩复合地基褥垫层工作性状研究

总结了刚性基础下CFG桩复合地基中褥垫层的作用机理，采用数值模拟的方法研究了柔性基础下褥垫层的不同工作特点，对褥垫层的合理设置提出了几点建议。     

特深钻探钻柱组合优化设计研究

钻杆柱作为地球深部探测中深地与深水钻探技术的核心与关键,单一规格钻柱许用深度有限,难以满足大陆万米特深孔科学钻探及大洋深水深孔钻探工程的设计要求。本文通过减轻下部钻柱重力及提高上部钻柱强度方案,对其组合设计开展优化研究。以拉伸条件下的强度计算为主,加之一定的设计安全系数和拉伸余量来满足动载荷以及其他复杂情况对钻柱强度的需求,并开发了钻柱组合设计与安全系数计算的软件,可实现不同孔深设计和钻杆结构要求下的钻柱组合设计与安全系数计算。     

科学深钻钻进参数计算机模拟系统研究

针对科学深探的复杂性和模糊性,初步建立了大陆科学深钻钻进参数计算机模拟系统。该系统以科学深钻数据库系统为基础,以计算机成图技术为手段,实现了理想钻进数据计算与成图和实际采集数据成图,最终实现两种图形的对比。通过对比可以发现钻井过程存在的问题并及时加以纠正,达到模拟监测钻井过程,修正钻井过程。这套系统是在ＷＩＮ３２平台上开发成功的。系统分为数据管理、数据浏览、算法处理、回写数据库和图形输出等几个部分     

盾构施工对大型立交桥超长桩工作性状的影响

盾构近距离穿越大型立交桥超长桩基础会对桩基础及上部桥梁结构产生不利影响。通过对盾构近距离侧穿超长桩基础过程进行数值模拟,研究了不同深度处盾构掘进对超长桩承载性状、变形和内力的影响。研究表明：盾构近距侧穿超长桩会导致桩身出现较大变形及内力,且隧道轴线与超长桩处于不同相对位置时会对桩的特性产生不同影响。其他条件不变时,盾构从桩身上部的近距离穿越,将引起桩身最大的横向水平位移;盾构从桩身中部近距离穿越则将引起桩身产生沿盾构掘进方向的最大的水平位移;盾构从桩端附近穿越时将引起桩身产生最大的竖向位移;盾构从桩身中下部穿越时将引起桩身产生最大的附加轴力。桩身侧阻在隧道轴线附近呈“S”型,同时桩身轴力最大值也出现在隧道轴线附近。盾构导致桩身产生纵向和横向变形延伸至桥面高度的变形量相当可观。当盾构穿越高架桥梁基础时应该严格控制桩顶水平位移。     

煤矿安全培训过程的计算机仿真研究

在煤矿开采过程中,降低事故风险和杜绝煤矿瓦斯爆炸隐患是当今煤矿生产行业的首要任务之一。对煤矿管理人员和井下作业人员进行安全生产和防灾、避灾知识和技能的培训也是必不可少的,而计算机仿真培训不失为一种好的方法。针对上述问题,通过研究现有安全培训系统所存在的问题,基于Visual C＋＋开发工具,研发了煤矿矿井安全培训的计算机仿真系统,实现了井下巷道系统模块、虚拟井下瓦斯模拟系统模块和工作安全培训模块等一系列功能,该系统在煤矿安全培训方面有着广阔的应用前景。     

深直井旋转钻柱空转功率消耗的数学建模

通过对深井旋转钻柱空转功率消耗因素的分析，考虑空转时离心力作用在井壁上引起的摩擦力导致的功率消耗，并将钻井液视为牛顿液体，运用柱坐标系建立了旋转钻柱在深井作业条件下空转功率消耗的分析模型。综合考虑空转功率与钻柱旋转的角速度、钻柱与井眼结构参数、钻井液粘度系数等因素间的关系，即旋转钻柱运动过程中的离心力和钻井液作用在钻柱上的剪切应力对功率的影响，建立了更加符合实际工况的数学模型。     

低压高能潜孔锤的研制

气动潜孔锤钻进技术自 2 0世纪初问世以来 ,应用领域不断拓宽 ,应用范围愈来愈广泛。随着科学技术的发展 ,此项技术日臻完善 ,在岩土钻凿施工的各个领域都发挥了显著作用。潜孔锤钻进的技术关键是潜孔锤的冲击能量 ,它决定了钻孔的效率和效果。研究和不断提高潜孔锤的冲击能量一直是该项技术的研究核心 ,为大幅度提高潜孔锤的冲击能量 ,国外工业发达国家采用了提高潜孔锤工作的动力介质 -压缩空气的工作压力 ,来提高潜孔锤的冲击能量 ,由中风压 (1.1～ 1.4ＭＰａ)发展到高风压 (2 .1～ 2 .46ＭＰａ) ,潜孔锤的冲击能量也随之数倍提高 ,钻进…     

气动矛性能的计算机仿真研究

运用计算机仿真方法，以YH75型气动矛为例，对影响气动矛性能的因素进行了分析，探讨了气动矛设计参数的选取原则。     

复合土钉墙工作性状的有限元模拟与分析

针对软土地区复合土钉墙（CSNW）的应用特点及施工方法,采用非线性有限元方法建立简单土钉墙及复合土钉墙受力变形的计算模型。对两种计算模型的土钉轴力分布、超前桩的受力以及土体的位移模式等进行研究,以明确复合土钉支护在加入搅拌桩以后其与简单土钉支护工作性状的差异,为复合土钉支护设计计算方法的改进提供依据。     

上海软土的归一化性状研究

在各向等压固结不排水三轴试验和K_0团结不排水三轴试验的基础上,探讨上海软土的归一化性状,得出一些结论可供进一步研究参考。     

三牙轮钻头破岩过程计算机仿真模型

进行钻头钻进过程的仿真对于优化钻头设计、提高破岩效率以及钻头选型都有着重要的应用价值。以现场实钻数据为基础,采用“黑箱法”为钻头钻进岩石互作用仿真模型的基本建模方法,对决定钻头钻进性能的齿坑模型和牙齿吃入岩石的力-吃深模型进行了仿真建模。并采用误差梯度下降算法来估计不同钻头结构和岩石性质所对应的模型参数,进而实现对钻头钻进过程的仿真。采用实钻数据反演的建模思路有利于利用大量的现场数据实现对模型的完善,更好地反映现场的各种钻井工况,使钻头破岩仿真技术在实用性和经济性上前进一大步。