钻孔水力开采工艺：开采地下矿产的新方法

介绍了国外新兴的采矿技术－钻孔水力开采工艺,指出其工艺特点,影响因素,使用条件和在我国推广的技术经济意义。     

基于蜗轮蜗杆伸缩方式的钻孔水力开采钻具设计

钻孔水力开采技术具有建矿周期短、环保、采矿费用低、工作深度大等优势,在我国贫矿、深部矿等资源的开发利用方面,有广阔的应用前景。本文总结了传统水力开采钻具的工作特点,分析了固定式喷嘴对开采效率的影响,介绍了本课题组的研究成果,并在此基础上研制了具有自主知识产权的基于蜗轮蜗杆伸缩方式的钻孔水力开采钻具,该钻具实现了水力喷射装置的伸缩运动,实现了靶距的可控调节,从而增加了单孔采矿区域,提高了开采效率。     

高效、低耗冲击式凿岩钎具——工业炸药发明后困扰世界采掘工业的百年难题

15 0年前瑞典诺贝尔父子继中国火药之后, 发明了硝化甘油胶质炸药用于修路与采矿, 引发了导致社会财富高速增长的“真正意义的工业革命”.192 3年德国施律泰尔发明WC -Co硬质合金, 迅速形成了硬质合金切削刃具和硬质合金凿岩钎具两大产业, 使机械和采掘工业飞速发展, 被誉为“工业的牙齿”.迄今, 现代化的凿岩爆破技术, 已成为人类向岩石圈索取资源和向地下开拓生存与发展空间的主要手段.其中, 用在岩矿石中冲击凿孔的凿岩钎具, 是人类所有机械工具中受力条件最苛刻、使用寿命最短、基础工业必备、技术含量很高的大量消耗性工具.研制长寿命冲击凿岩钎具, 已成为全球采掘工业高效、低耗凿岩必须解决的新世纪重大工程技术难题.这需要凿岩、爆破、岩石破碎、矿业、材料、冶金、钢铁、机械、物理、化工、电子、数学、力学、生物(仿生) 等各方面专家的长期通力合作.建设以“新型硬质合金钎具”和“长寿命冲击凿岩钎杆”为标志的有中国特色的现代化凿岩钎具工业, 是我国新一代“资源-高科技-外向型”民族工业一个具有战略意义的新生长点      

2000 m全液压岩心钻探技术装备示范工程

介绍了2000m全液压岩心钻探装备示范工程——山东乳山金青顶金矿区ZK43—1钻孔的工程概况、钻探技术装备配置、应用效果和示范工程技术工艺,总结了该示范工程项目工作成果,提出了未来深孔岩心钻探装备研发和推广工作的建议。     

基于新型履带式全液压钻机的螺旋钻进试验研究

采用了新型履带式全液压钻机在阳泉煤业集团二矿进行的煤层螺旋钻进试验,试验表明使用该履带式钻机减少了钻孔的辅助时间,提高了钻孔效率。通过本次试验发挥了钻机及钻具的优势,并总结了螺旋钻进技术一些注意事项。     

CYS-300型全液压地热水井钻机的研制

本文介绍了CYS300型全液压地热水井钻机的性能参数、关键机械部件结构及液压系统的设计。钻机选用齿轮泵作为液压系统动力元件,配合液压多路阀实现对动力头双液压马达和给进油缸等执行元件液压油的合流,通过液控二速阀实现动力头双液压马达的串并联工作,输出4种转速和扭矩,在满足钻机性能参数设计要求的同时,简化液压系统的设计,减少液压系统能量损耗,降低维护和使用成本。钻机采用油缸三链条倍速机构实现动力头的给进提升,具有结构简单、性能可靠、抗冲击能力强、提升平稳等优点。现场工程施工应用表明：CYS300型全液压地热水井钻机性能稳定可靠,工艺和复杂地层适用能力强,操作安全舒适,钻进效率高。     

氮气钻井与筛管完井在中浅油层开采中的利用

氮气钻井是使用氮气作为循环介质来冷却钻头并带出井筒内岩屑的钻井工艺技术,一般在深井提速或储层钻进中使用。大庆中浅油层具有低孔渗、低丰度、低产量等特点,采用常规钻井工艺开采会导致储层伤害,大幅降低原油产量。介绍了氮气钻井技术、柴油助返技术以及筛管完井技术在大庆中浅油层中的应用。通过4口井的现场试验和摸索,已经在大庆中浅油层的钻完井中形成了配套技术。还通过现场应用效果分析,说明了氮气钻完井技术在大庆中浅油层开采中的可行性和重要性。     

多参数液动潜孔锤测试平台的研究

液动冲击回转钻进技术现已广泛应用于地质勘探领域,但在石油、地热、煤层气等其他钻井领域应用还较少。原因之一是现有的液动潜孔锤正常工作所需泵量和泵压与输出冲击功和冲击频率难以适应上述钻井领域的要求。针对这一问题,分析了冲击功与冲击力的关系,利用压电石英传感器测定液动潜孔锤的冲击功,并研制了多参数液动潜孔锤测试平台,探索液动潜孔锤结构参数对其输入、输出性能参数的影响,以适应不同领域钻井技术的要求。新研制的液动潜孔锤测试平台由数据采集和处理模块、循环动力模块和机械固定模块3个主要模块组成,实现了在尽可能不破坏液动锤结构的前提下对其输出冲击功、冲击频率及泵量、上下腔压力、背压等多个参数进行实时动态监测,进而开展液动潜孔锤理论研究,进一步提高其研究水平和适用领域。     

一种基于全液压动力头钻机的钻进参数检测方法

针对与深孔钻机相配套的钻进参数检测仪(钻参仪)滞后发展的问题,提出一种适合全液压动力头钻机的全面钻进参数检测方法,并对钻具悬重、钻压、功率、扭矩、孔深、机械钻速、流量等主要钻进参数的检测机理进行了阐述。利用此方法,开发出了一套全液压动力头钻机高精度钻参仪系统,野外应用表明,提出的检测方法切实可行。      

地质前探轻便高效钻机的研制与应用

为了确保煤矿井下采掘工作面施工安全,防止因地质条件不清造成安全生产事故,需对施工前方进行地质前探。淮南矿区原来使用的地质前探钻机由于功率太小或搬迁困难,不能很好地满足地质前探钻孔施工需要。以中煤科工集团西安研究院有限公司生产的ZDY1200S型全液压坑道钻机为原型,对其液压系统和主要零部件进行优化设计,以满足地质前探的使用要求。经过现场试验,应用效果良好。     

ZDY4000LS型煤矿用履带式全液压坑道钻机的研制

一般传统钻机主要由主机、操作台、泵站三大件组成,质量大,搬运不方便。ZDY4000LS型煤矿用履带式全液压坑道钻机是一种新型的钻机,结构布置合理,辅助功能齐全,它能有效地改善中小煤矿钻孔施工效率,提高钻掘产量,降低工人劳动强度。主要介绍了ZDY4000LS型煤矿用履带式全液压坑道钻机的主要技术参数、结构布局特点、液压系统及生产试验情况。试验应用表明,对于巷道较小或者有运输皮带限制的煤矿巷道,该钻机具有推广价值。     

固体矿产资源智能采矿关键技术研究

智能采选矿技术是当今矿山建设、矿产开采的重要方向,是国家能源开发的战略核心之一,也是未来深部固体矿产井下自动化无人开采的关键技术。本文针对传统采矿技术在矿山规划建设及环境保护、采矿技术操作及生产安全等方面存在的问题,以现有先进的地质找矿基础理论、三维可视化地质建模技术、随钻测量与定向钻井技术、水力采矿和气举反循环钻进技术等为基础,通过相关技术的集成创新,提出了一项基于GGD(Geology、Geophysics、Drilling)的固体矿产资源智能采矿技术全新理念,并阐述了其可行性和工业化应用的基本解决方案。上述技术的应用将会带来大型矿山机械设计制造业和采矿业产业结构的深度变革。     

地质钻探技术与应用研究

钻探技术是取得地下实物资料、验证地下信息推断与解释、最终圈定矿体、计算储量、评估品位唯一的技术手段,是实现取得宏观影响大成果的重要技术支撑.我国钻探技术和装备水平与国外先进国家相比有很大的差距,但近些年来有了长足的发展.通过国家重大科学工程项目“中国大陆科学钻探工程”5158m“科钻一井”的实施,取得了一系列钻探技术成...     

刘长营环境科学钻探取样技术研究

针对环境取样的高取心率要求,利用SDR-100型全液压声频振动钻机结合压卡式钻具,完成了刘长营环境科学钻探取样。主要介绍了钻进工艺以及取样过程中遇到的问题,并给出了解决方案,最后对环境取样技术进行了展望。     

立轴式回转钻机液压系统升级及应用

机械传动、液压给进的立轴式钻机,是当前国内广泛应用的一种主流机型,液压系统是立轴式钻机的重要组成部分。针对主流深孔立轴式岩心钻机液压系统存在的问题,通过采取增大液压元件的额定流量、加大油管的通径、对油箱部分进行完善等措施,对立轴式回转钻机的液压系统进行了升级改进,并经实践验证取得了较好的效果。介绍了立轴式钻机液压系统优化升级的主要措施及其实际应用效果。     

ZDY4000LD定向钻机关键技术研究

ZDY4000LD定向钻机和配套随钻测量系统(MWD)适用于煤层定向长钻孔瓦斯抽采作业。介绍了钻机研制过程中针对稳固系统、主轴制动装置进行的仿真分析;阐述了定向钻机液压系统、主轴及夹持系统等关键技术。该型号定向钻机已为煤矿用户所接受,具有很大的技术发展空间。      

极地深部冰层取心钻探孔壁水压致裂研究

为了维护极地深部冰层取心钻探工作中钻孔的稳定,避免孔内事故的发生,冰层孔壁的水压致裂问题是亟待解决的重要科学问题之一。本文在深入分析国内外冰层钻探资料的基础上,结合冰盖动力学相关理论,计算得出了钻孔所在区域冰层的密度、温度及内部应力随深度的变化规律。在此基础上,结合油气资源勘探水力压裂技术与冰层钻进钻井液等相关理论,建立了合理的孔壁压差计算方法,深入探讨了适用于深部冰层钻探孔壁水压致裂机理。研制了冰层钻孔水压致裂模拟实验装置,可分析研究不同围压条件下冰样的脆性变形机理。结合我国Dome A深冰心钻探工程实际,提出钻孔可能发生水压致裂的深度区域及孔壁所需的起始裂纹长度判定,以期为后续的安全高效冰层钻进提供重要的理论依据。     

水力喷射微小井眼技术用于海域水合物钻探的可行性分析

天然气水合物具有储量丰富、清洁高效的特点,世界各国非常重视天然气水合物资源的调查和开采工作,我国在2017年顺利实施了海域天然气水合物直井试采工作,并取得了丰硕的成果。水力喷射微小井眼技术是一项正在兴起的新型钻探技术,已经在石油钻探中得到了一定的应用,将其应用到海域天然气水合物钻探中具有钻井成本低、可顺利完成水平段钻进、降低井眼轨迹控制难度、储层污染小,降低了大规模海底坍塌的风险的优势,但是还存在着水平段长度短、井壁稳定性差、卡钻事故处理难度大、钻井工具开发难、连续油管寿命短等关键技术问题需要解决。     

SYZX75绳索取心液动锤在破碎地层中的应用

SYZX75绳索取心液动锤钻具由双喷嘴复合式液动潜孔锤与绳索取心钻具结合而成。为解决绳索取心在极破碎岩层钻进中的岩心堵塞,从而造成频繁打捞问题,湖北煤炭地质局在宜昌董家堡磷矿勘探区进行了SYZX75绳索取心液动锤钻进的试验应用。为了使试验数据具有对比性,采取了在一个孔内相近地层进行对比试验,从试验所得数据来看,绳索取心液动锤钻进工艺与普通绳索取心工艺相比,平均回次进尺提高了40.5%,平均每日进尺提高了48.1%。据此认为该项技术可在破碎岩层的勘探区中推广应用。     

基于CAN总线技术的钻机电控系统的设计与应用

电控系统作为钻机的操控核心,其安全性和可靠性是钻机正常运行的重要保障。本文提出了基于CAN总线技术的控制系统方案,重点论述了该系统的结构组成及功能设计。通过在SDC2500型全液压钻机上的应用表明,基于CAN总线技术的控制系统具有布线简洁、远程集成控制、故障预警、提高钻机操控安全性等优势。