基于地下VLF人工信号源的定位技术研究

基于甚低频电磁波(VLF)穿透地层能力,研究地层对信号造成的影响,评估频率、功率和信号穿透能力的关系;从信号源、天线、信号处理滤波等方面讨论其实现的原理及关键技术;筛选适合地下-地表单向通信的合理方式和载波机制;建立简化的磁偶子定位模型,完成信号源的定向和定深。总结甚低频定位技术的关键方案,为煤层气水平井、水平对接孔、定向钻进导向孔、矿井救援等钻探领域中孔内信号传输提供一种新的通讯技术。     

HDD挤压式扩孔钻头拉力-扭矩模型建立及验证

在水平定向钻进中,作用在钻头上拉力和扭矩是设计钻进和施工的重要依据。通过对挤压式钻头的力学分析,提出了挤压式钻头的拉力－扭矩模型并较全面地分析了影响模型结果的因素。还结合现场施工数据对模型进行实践验证,结果与现场数据较为吻合。因此,该模型对挤压式钻头水平定向钻进施工设计优化起到了很重要的指导作用。     

基于Photogrammetry的非开挖施工地表变形检测技术研究

非开挖施工过程中由于往往受到埋深的限制,导致上部土体有效应力降低,进而产生地表变形,变形过大还会引起地表既有建筑受到破坏,所以量化检测其变形程度在地下施工中尤为重要。本文主要讨论了采用Photogrammetry技术检测非开挖施工过程中地表变形的主要方法和应用情况。Photogrammetry技术是一种非接触式的变形检测技术,主要通过影像手段获取目标点的三维变形大小。该方法需要从空间多角度对目标点进行摄影测量,获取连续的三维影像信息,通过Photogrammetry软件进行现场目标点重现,进而获取三维可视目标点坐标值。本文通过现场的检测,获取了地表变形的数据,提出了检测的方法,并对数据处理过程中检测精度提出了探讨。     

非开挖工程拉管阻力计算模型及分析

拉管阻力的预算对于非开挖工程中的设备选择、施工工艺的确定至关重要,也是关系到非开挖工程成败的关键因素。影响拉管阻力的因素众多,综合考虑,选取摩擦阻力、泥浆粘滞力、弯曲阻力、扩孔钻头迎面阻力这几个主要阻力作为计算模型的参考因子,进行分析建模。通过与工程实例中实际的拉管阻力进行比较分析,验证计算模型结果的可取性。结果表明,实际的拉管阻力包含在模型计算结果的范围之内,这对非开挖工程有一定的借鉴作用。     

不同直径对非开挖近孔壁位移响应数值分析

非开挖水平定向钻进敷设管道的质量直接受到水平孔壁的位移特征影响,而水平孔直径则是影响孔壁位移的重要因素之一。采用快速拉格朗日的计算方法,利用Mohr—Coulomb准则对粘土地层中不同直径条件下的近水平孔壁位移响应特征进行了数值计算分析。获得了在不同钻孔直径（0．6-1．6m）条件下近水平孔壁X、Y和Z三个方向的位移矢量、应力分布数据。分析结果表明,随着水平钻孔直径的不断增加,近孔壁各点的Z位移也不断增加,其中水平孔下部各点Z方向变化更为明显。同时,位移变化区域随着环形区域的不断向外扩展,增加幅度不断降低。因此,合理控制施工的终孔直径对于减少孔壁位移扰动具有重要意义。     

非开挖导向钻进轨迹的三维模拟与调控设计

应用空间解析方法和计算机三维图形技术,科学地模拟非开挖导向钻井时钻头在地下的立体坐标位置、倾角、面向角和运行路线,准确、快捷地调控非开挖导向钻井的钻孔设计轨迹。     

液压坑道钻机在非开挖施工中的应用

本文阐述了水平定向钻进法（HDD法）用于非开挖铺管在我国具有较大的潜在市场；论述了非开挖钻机参数选择的重要性；结合工程实际说明适宜地选择钻机的重要性；介绍了运用液压坑道钻机在工程实践中取得的良好效果。     

钻进泡沫流动参数的计算模拟

推导出反映钻进泡沫流动参数间相互关系的数学模型，建立相应的算法和软件程序。通过模拟计算，获得泡沫钻进存在最优钻孔直径等重要结果。     

煤层气井水力压裂裂缝产状和形态研究

对钻井水力压裂开采煤层气时，所形成的裂缝产状和形态进行了理论分析，提出了裂缝倾角，走向和形状的确定依据。     

水平定向钻进铺管技术应用研究的深化

通过联系实际的机理分析、推导建模、编程计算、实验测试和现场验证,针对水平定向钻进铺管中的若干关键技术问题开展较深入的研究,取得一批对实际工程具有参考指导意义的定性、定量的理论结果。