压磁式系列仪表获国家发明奖

压磁式泵压表及孔底压力计是中国有色金属工业总公司矿产地质研究院高级工程师邱振元、助理工程师邢笑红、巫建华经过多年的研究发明的系列仪表。获1989年国家发明四等奖。     

BY-60型泥浆泵压力表简介

地质部勘察技术研究院钻机室研制的BY-60型泥浆泵压力表(以下简称泵压表)于1980年十月二十四日通过鉴定.鉴定委员会认为,BY-60型泵压表设计思想正确,研制方案合理,各项技术指标达到设计要求,并取得良好的试验结果,建议批量投产,推广使用. BY-60型泵压表,系由表头和油水隔离器组成.表头的基本结构为一单柱塞弹簧     

压磁式压力表简介

用于钻探及采矿工程的机械式压力表,常因冲击和脉动压力而损坏。现在发展起来的一种压磁式压力传感器,具有结构坚固、寿命长、极高的过载能力、抗振耐冲击,几乎可以消除过去使用的各种压力表的缺点、为钻探、采矿、铁路等恶劣条件下测压提供了一种更为理想的仪表。 压磁式压力传感器的结构如图所示。传感器装在钢制壳     

流量计和泵压表在地质岩心钻探中的综合应用

在地质岩心钻探工作中,流量计和泵压表(如FL-1型流量计、BY-60型泵压表)是与泥浆泵配套的必不可少的钻参仪表. 在小口径金刚石钻进过程中,SNB90型泥浆泵所配仪表多采用如图1所示的安装形式.     

泵压表缓冲装置

地质勘探泥浆泵压力表的压力指示,是钻进主要参数之一。由于往复泵的特性,使表针不稳定,迁孔内循环不通畅或钻具堵塞时,压力表承受较大的冲击负荷,加上泥浆侵入表内,易使压力表损坏失灵,一个表仅能使用10天左右。为了延长压力表使用时间,我们反复试验,不断改进。于一九七六年试制成功泵压表缓冲装置。试验结果,表针稳定、读数正确,使压力表的使用时间由10天延长到3个月左右。为钻机钻进坚持使用泵压表,及时掌握孔内情况创造了有利条件。      

泵压骤变原因与预防

在正常钻进中,泵压主要随钻孔深度的增加而增加,变化缓慢.有时泵压骤然升高,即常说的"憋泵"原因是:①岩心堵塞;②某些钻探机具内部机构失灵(如正作用冲击器孔内不工作引起的泵压骤增);③孔内岩粉多;④钻具下到孔底后,钻柱不旋转而开泵送液.①、②两种情况均为直接"憋泵",处理时,需先迅速关闭泥浆泵,并将钻具提离孔底一段距离,用不同泵量送液(特别是对某些机具引起的"憋泵"),改变立轴转速的方法调整.因岩心堵塞而"憋泵",还可小范围活动钻具,并结合改变泵量、转速、轴压予以调整.第③种情况,可临时采用加大泵量,提高立轴转速的方法,但这只是权宜之计,最好是清除孔底堆积岩粉,改善冲洗液     

进一步开展泵吸反循环井底流场的研究

我国对泵吸式反循环钻进工艺方法的试验研究起始于60年代，地质、冶金和农机等部门研制了泵吸式反循环钻机（ZWY-550型）和钻具，生产试验成功后在一些部门推广应用，取得了良好的效果。泵吸式反循环是依靠砂石泵运转时在吸口处产生负压、抽吸作用，使冲洗液沿钻具与孔壁的外环状间隙流向孔底，携带孔底岩屑，经钻头吸碴口、钻杆内孔上返，经水龙头、砂石泵排至沉淀池。由于其独特的工作方式，只要地下水（或泵入水量）充足，120m以内，可以较为顺利地钻进破碎并含有卵砾石的地层。泵吸式反循环钻进工艺，具有以下优点：     

深部煤矿保压取心煤样自锁转移机构研制

保压取心技术能够将获取的深部煤层样品在孔底直接封存,以最大限度消除取心过程中瓦斯逸散;基于获取的保压岩心开展带压转移及测试是实现瓦斯含量精准测定的技术前提,而如何实现保压取心与带压转移测试的精准对接,已成为亟需解决的关键技术难点。围绕保压取心系统与测试系统对接转移的核心部件自锁转移机构开展研究,基于理论计算与室内试验,对自锁转移机构的装配关系、运动特性与承载能力等进行分析。首先,创新设计了可集成于保压取心系统内部的自锁转移机构,根据取心作业实际工况揭示了锁紧轴顺利通过与安全承载的临界条件;通过理论计算,获取了锁紧环与锁紧轴的最佳装配过盈量为0.1 mm,此时无论通过性还是抗拉承载特性均能保持良好的力学性能。其次,开展了室内锁紧轴通过性及拉伸承载测试,验证了5 kN拉伸载荷作用下锁紧机构的工作安全性。最后,完成了自锁转移机构的样机试制与装配,并进行了入井功能及带压转移动作测试,验证了自锁转移机构动作可靠性。研究成果为获取原位保压岩心并开展带压转移测试等提供了技术基础与装备支撑。     

BY-60型泵压表用于冲击回转钻进情况

BY-60型泵压表自1980年6月用于河北省地质局综合研究队钻探研究室冲击回转钻进实验，现将其室内及野外使用情况简要介绍如下。     

泵压电极接触式警报停车装置

在金刚石钻进过程中，往往因水量不足或停泵断水而导致钻头微烧或烧毁。这种现象严重影响金刚石钻进技术经济效果。为此，必须认真掌握和控制向孔内送入足够的水量，防止和减少烧钻。为了减少和防止烧钻事故的发生，制造使用了靶式流量警报器，该警报器在现场一年多的使用中，取得了一定的作用。但该警报器所用材料来源缺乏，且零件易磨损，于是我们又重新研制了泵压电极接触警报停车装置。该装置是借助泵压表内扇形齿轮，在泵压的作用下要产生一定程度的摆幅，我们在一定摆幅的     

压水试验钻具

压水试验钻具新疆地矿局第九地质队周作信为适应地质市场经常承揽水库坝基勘察任务的需要，设计了一种简单的压水试验钻具，其结构简单，加工容易，使用方便，适用于自上而下分段进行压水试验的钻孔．结构示意见附图。其注意事项如下。（１）将该钻具下到孔底，对钻杆进行...     

天然气水合物孔底冷冻取样方法的室内试验研究

本研究提出的天然气水合物孔底冷冻取样方法是利用外部冷源在孔底降低水合物岩心温度,采用主动式降温的方法降低水合物的临界分解压力,达到被动式降压来抑制水合物分解,获得水合物岩心的方法。首先,通过分析天然气水合物温压特性得出了孔底冷冻取样方法的可行性;然后,借助室内冷冻模拟试验确定了干冰为冷冻剂,酒精作为助冷催化剂和载冷剂的冷冻方式;最后,依据冷冻模拟试验得出的干冰法冷冻方式研制了FCS型天然气水合物孔底冷冻取样器样机,并进行了土层钻进冷冻取样试验,取得冷冻黄土岩心。本研究提出天然气水合物孔底冷冻取样思想,为天然气水合物取样器的设计提供了新的思路。     

BW-320型泥浆泵

随着钻探工艺不断革新，国内外早已开始采用液动冲击回转钻探。随后又发展了井下动力钻具（螺杆钻、涡轮钻）。以上新钻探方法有一个共同特点，就是要用泥浆泵作动力源，将液体的动能转换成机械能，所以要求提高泥浆泵的功率和泵压，并能在较大泵量、泵压工况下长期稳定工作。为此，我厂研制了BW-320型泥浆泵（见附图）。经过两年时间的室内台架性能测试和连续运转试验，验证该泵已经达到设计任务书要求。中国地质机械仪器公司于1987年9月22～23日在衡阳探矿机械厂召开了有15个单位、19名     

BY—60型泵压表初步试验

地质部勘察技术研究院设计、浙江鄞县地质仪表厂制造的BY—60型泵压表,于1980年6月用于冲击回转钻进试验,现将室内外使用情况作一概略介绍。      

LYD-Ⅰ型钻参仪

LYD-1型钻参仪是测定钻压、泵压、流量三个钻进参数的仪表(以下简称三表).1977年至1983年,先后在山东冶金地质一队施工的金岭铁矿区外围两个分队,六个机场,28个钻孔进行了野外生产试验,总进尺12000余米.1977年至1979年为选型阶段,针对钻探生产环境恶劣、流动性大的特点和目前钻探队伍的实际情况,对设计制作的两种拉力传感器、三种流量传感器、两种泵压传感器、三套测量电路进行了广泛的试验和筛选,确定适合实际情况的结构原理.1980年至1983年为定型阶段,进一步检验该仪表具体设计的合理性和适应性.在试验过程中,除正常钻     

压磁套芯三维原地应力测量研究

压磁套芯解除法是20世纪50年代开始发展起来的原地应力测试技术。为了实现在单一钻孔中进行三维地应力测量研制了单孔全应力计。在简单介绍压磁全应力计结构和计算原理的基础上,通过现场测试,对在锦屏二级水电站地下厂房洞群区压磁套心解除3孔交汇法三维地应力测量和单孔三维地应力测量及水压致裂地应力测量进行了比较分析研究。测量结果表明,在探洞浅部,受局部地形影响,测点的应力分布主要受自重和地形地貌控制,形成特有的“V”型河谷岸坡内的局部应力状态,最大主应力为11 MPa左右,作用方向NNW基本近水平;在探洞深部地应力应力值较高,最大主应力为40 MPa左右,作用方向近直立;随水平埋深的增大最大主应力由近水平状态转变为近直立状态,说明在洞深部自重应力起主导作用。通过三种方法测量结果的对比分析,说明压磁套心解除单孔三维地应力测试技术与压磁套心解除3孔交汇法和水压致裂地应力测试技术具有相同测试精度。     

基于TBM工法施工用堵漏浆液研制

开敞式TBM工法施工时,钻遇突涌水灾害后易造成严重的工程事故,堵漏浆液注浆止水处理措施是常用的技术手段。本文在分析了工程中常用浆液存在不足的基础上,结合室内试验,研制适用于开敞式TBM工法的堵漏浆液配方,并通过正交试验确定了优化配方为水灰比为0.59、酒石酸为0.25%、水解聚丙烯酰胺溶液为3%、铝酸钠为1.6%。在可控性（可泵期等）满足要求的基础上,对优化配方进行了包括析水性、抗压强度等各项性能的测试及室内模拟试验,经正交试验后测得配方浆液形成的结石体具有良好的抗压强度和抗渗能力,能够满足工程现场的需要。实际工程的涌水点注入研制的可控浆液后,短时间内达到停泵条件,相比传统浆液,可大幅减少堵漏浆液用量。结果表明,该可控配方浆液对吉林省内某隧道工程施工中钻遇的涌水灾害具有良好的治理效果,能够满足实际工程的需要。     

海洋保温保压取样钻具的研制

针对天然气水合物储层环境,依托中国地质调查局地质调查项目“水域地层原位钻探取样器具设计及工艺研究”研制了海洋保温保压取样钻具。在室内试验的基础上,依次在浅水及深水对研制的钻具进行了功能性海试,改进后在1392 m深海进行了保温保压取样钻具功能性试验获得成功,为我国今后在海域天然气水合物勘探取样奠定了坚实的基础。     

盖岩CO_2突破压测试方法综述

CO2地质封存是当前温室气体减排的关键技术之一,而CO2突破压是CO2地质封存中盖层密封性评价的重要指标之一,它主要通过室内试验获取。目前,室内测试常用的方法包括间接法和直接法,间接法主要采用压汞法,直接法主要采用连续法、分步法、驱替法和脉冲法。在调研国内外CO2突破压室内试验研究工作的基础上,介绍了几种方法的测试原理与流程、误差来源分析以及适用范围:压汞法测试简单快速,但表面张力与接触角的转化、测试过程中孔隙结构破坏等问题导致准确度较低;分步法基于突破压定义而提出,测试准确度较高,但测试时间较长,低渗盖层岩石通常需要长达数月时间;连续法测试结果较为准确,但忽略了流体的流动黏滞阻力,且流量变化滞后于压力变化,故测试结果较易被高估;国内油气行业主要采用驱替法测试盖层突破压,测试过程快速,但结果的转化与校正比较繁琐;脉冲法以分步法为基础作了改进,兼顾了准确性和效率性,但存在数据解释的问题,特别是脉冲法获得的残余压差Psnapoff和突破压真实值Pbreakthrough之间的差距。分析、对比了几种测试方法的原理、流程和误差来源,推荐了各个方法的适用范围,并提出了突破压测试技术的研究需求。     

高围压条件下孔隙介质渗透特性试验研究

为研究不同围压条件下孔隙介质的渗透性能,利用新研制的高压渗流仪,对大尺寸低渗透性软弱岩进行了系统的试验测试。试验渗透压差波动幅度仅为0.02MPa,渗出端溶液体积变化量测试精度可达0.03mL。通过溶液体积变化与时间的线性关系,稳定渗流量大小可以精确测定。以稳定压差、流量法(即稳压法),试验验证了岩石的渗透系数随着围压的增加而下降,当围压降低时,岩石渗透系数回升,但回升路径低于原始路径。根据轴向应变的变化情况,提出了室内试验应力-渗流耦合过程中渗透性的变化主要是侧向压力使孔隙、喉道产生压缩变形所致。