全液压顶驱钻机背钳的设计及运动仿真分析

针对大陆科学钻探接卸钻杆进行上卸扣操作复杂繁琐、夹持稳定性差等问题,设计了一种适应于科学钻探全液压顶驱钻机的新型背钳装置。该装置具有夹持力大、对钻杆损伤小、工作性能稳定、双向浮动等特点,解决了钻进过程中频繁倒杆问题,快速完成上卸扣操作作业,极大地缩短了辅助作业时间。并利用ADAMS动力学仿真软件,对夹紧机构进行了运动仿真分析,验证了机构设计的合理性。     

立轴式岩心钻机转速检测方法的改进

立轴式岩心钻机是岩心钻探工程中应用最广泛的钻机。对立轴式岩心钻机转速检测方法进行改进,并且研制了以传感器、计数器模块和采集机为核心的钻机转速检测系统。对转速检测系统中的计数器模块进行优化设计,提高了转速测量的准确性。经漠河盆地天然气水合物钻探试验井的应用,系统工作准确可靠,满足使用要求。     

高频振动回转顶驱的研制

为满足城市地质大调查复杂地层钻进的需要,研制了JDD-100型全液压钻机高频振动回转顶驱。该顶驱具有回转钻进、高频振动钻进、高频振动回转钻进功能。对顶驱的回转机构和振动机构进行了全面系统的设计,运用ADAMS动力学仿真分析软件对高频振动回转顶驱的工作过程进行了动态仿真分析。试验表明,该装置结构设计合理,钻进效率高,工作寿命长,满足了城市地质大调查复杂地层高效钻进的要求。     

集束式监测井成井工艺研究

随着人类经济社会活动的加剧,地下水遭受污染的范围和强度不断加大,尤其是浅层地下水面临污染的风险更大。如何及时发现并科学评价浅层地下水污染程度和治理的效果,迫切需要简单易行、有效可靠的浅层地下水分层监测井。传统的浅层地下水分层监测井存在占地多,监测层位少等问题,巢式监测井监测5层,连续多通道监测井口径小,因此有必要研究即占地少,又能监测多层,而且监测井井管口径能满足不同种类监测仪器的安装要求。通过室内和野外试验,研究了集束式浅层地下水分层监测井建设过程中止水方法、止水材料、粒径、止水层厚度及止水效果检验、下管方式等关键技术,实现同一孔内监测100 m以内的多层含水层或多个含水段的分层监测,施工口径小,占用土地少,建设成本经济。集束式监测井可以应用到地下水监测、环境污染调查研究等多个领域,该研究将为集束式浅层地下水分层监测井建设施工提供理论依据和技术支撑,使未来的监测更加精细化、准确化,为今后监测井的发展提供新的思路和研究方向。     

制冷液温度对地下冷冻墙制冷效果影响的有限元分析

油页岩原位开采、矿山竖井施工、基坑支护等工程中,常采用地下冷冻墙进行止水和护壁。在地下冷冻墙制冷系统中,制冷液温度影响冻结交圈时间,进而影响地下冷冻墙的制冷效率,更影响工程的施工成本及运行费用。通过有限元模拟,对制冷过程中地下温度场进行理论分析,得出制冷液温度对地下温度场的影响规律,并对制冷液温度进行优化,得到在制冷机组制冷或风冷制冷方式下,制冷液温度应在-10～-15 ℃较为合适的结论,为提高地下冷冻墙制冷效率提供理论指导。