压差式双作用液动冲击器结构参数与输出性能关系数值模拟分析

为了提高压差式双作用液动冲击器在深孔钻进中的输出性能,利用MATLAB程序编写了计算机数值模拟程序,对此型冲击器冲锤质量、节流孔直径、活阀行程、自由行程和冲锤上下端有效面积差5个主要结构参数与其输出性能的影响关系进行数值模拟分析研究,模拟分析结果对液动冲击器结构设计及优化、提高冲击器的工作性能具有指导意义。      

关于金刚石钻头底出刃锐化处理的试验研究

在我国固体矿产地质勘探中,金刚石钻进是一种主要的钻进方法。金刚石钻进时,破碎岩石是靠镶在钻头胎体中的金刚石底出刃完成的。随着钻孔的加深和孔底岩石的破碎,金刚石底出刃被磨损,直接影响机械钻速和钻头进尺,直至钻头报废。因此对钻头金刚石出刃磨锐问题,应该给予充分注意。俄罗斯Спирин В.И.教授等利用电化学原理对钻头底出刃进行锐化处理,以提高机械钻速和钻头进尺,基于此原理研制了野外用轻便式电化学锐化处理金刚石钻头的设备,工程应用验证,取得了很好的技术经济效果。     

关于提高金刚石钻头胎体工作能力的试验研究

在地质勘探中,金刚石钻进是一种主要的方法。在金刚石钻探生产中,钻探设备、钻头、钻探工艺、钻探生产操作技术和生产管理都是非常重要的。钻探技术经济指标与钻头胎体的工作能力关系更为密切,因此成了人们关心的问题。俄罗斯Кубасов В.В.博士等在提高钻头胎体工作能力方面做了大量的工作,取得了很好的技术经济效果。本文介绍了他们在低品级金刚石的选择性破碎处理、金刚石的热处理、金刚石钻头的低温处理和胎体性能的控制技术等方面的研究内容及取得的成果。     

钻柱纵振固有频率与钻机转速之间的关系

井内钻柱振动会对钻进效率带来极大影响,而合理的钻机转速是从激振频率角度减小钻柱振动的有效方法之一。通过ANSYS建立了金刚石绳索取心钻井钻柱有限元模型,分析了钻柱纵振固有频率随井深变化趋势,并研究了钻柱纵振固有频率与引起钻柱共振的临界转速之间的关系;综合分析了钻井深度、钻柱固有频率、钻机转速之间的联系,在其基础上预测了各段井深钻进时所应避开的钻机转速,为实际钻进过程中合理的转速选取提供了理论依据。     

CaF2/hBN自润滑Fe基孕镶金刚石钻头性能研究

针对地矿、油气行业面临的钻探新挑战,将材料科学领域的自润滑技术引入热压烧结孕镶金刚石钻头领域,以期实现钻头在高温井底工作环境中的自润滑功能,从而降低摩擦放热,防止金刚石热损伤,提高钻头使用寿命。本文作为自润滑孕镶金刚石钻头设计的初步尝试,通过对固体润滑添加剂的优选与试验,首先确定了氟化钙（CaF2）、六方氮化硼（hBN）两种固体润滑添加剂,以Fe基胎体为基体,通过热压烧结制备了具有不同浓度的固体润滑添加剂的自润滑孕镶金刚石钻头胎体试样,利用一系列仪器测定了其物理力学性能和摩擦学特性;制备了微型自润滑孕镶金刚石钻头,在微钻实验台上进行了钻进试验。试验结果表明：随着固体润滑剂含量的增加,两组自润滑钻头胎体试样的物理力学性能均有所降低,但幅度不同,CaF2组明显小于hBN组;两组胎体试样摩擦系数均显著降低;CaF2组胎体试样的磨损率先增后减,hBN组试样磨损率大幅增加;钻头进尺CaF2组有所提高,hBN组逐渐减小。     

地质勘探用金刚石钻头减振能力的分析研究

地质钻探中,钻头在轴载和扭矩作用下产生振动,钻头中产生正应力、剪切应力和位移,对钻进产生负面影响。如果形成共振,则对钻具和钻进过程产生破坏性影响。使用减振能力强的钻头胎体材料是减小钻头振动的有效方法之一。俄罗斯图拉地质勘探科学研究所对不同材料的减振能力进行了研究,认为线性尺寸为0.4 mm的BK6M材料的减振能力比试验的其他材料好。使用粉料颗粒线性尺寸比为1.15～1.25,颗粒面积比为40∶1～48∶1的WC粉料和大颗粒莱立特硬合金粉料制成的钻头,在乌拉尔地区ГП-УС-30地质勘探队进行了生产试验,取得了很好的技术经济效果,钻头寿命提高了50%,金刚石单位消耗量降低了80%～90%。     

基于B/S结构的钻井施工辅助设计系统的研发

对新式钻井施工辅助设计系统进行了简介。相比当前同类软件大多只侧重钻井施工的某一特定环节的缺陷,该系统涵盖了标准的钻井施工设计程序中的所有环节（包括设计依据、井身结构、钻具组合、钻井液设计、规程参数设计、固井设计、完井设计、设备选择、事故预防、HSE要求、施工进度、施工预算共12个环节）,设计完成后能够输出完整而规范的施工设计报告。并且该系统采用基于JSP动态网页技术及B/S双层结构设计也降低了对用户计算机硬件的要求,扩大了系统的适应性。     

坑道钻探施工技术规程探讨

坑道钻探在地质勘查、矿山勘探等活动中的应用越来越广泛,尤其是在地表钻探工程受地形深切割而制约搬迁时,矿山企业为延长矿山服务寿命,坑道钻探就成为了首选的勘探技术。但由于其设备模块、作业环境、安全施工条件等特点,坑道钻探的施工安全、钻深能力无法满足日益发展的地质勘查和施工管理要求。同时,我国对坑道钻探的行业规范尚待补充、完善。正确评价安全施工条件、分析其施工特点,并制定相应的工艺方法,能有效保障坑道钻探的安全施工和钻探施工能力。本文以坑道钻探设备、工艺、施工环境、施工经验等为依据,结合多年的坑道钻探经验,整理了全液压坑道钻探施工特点,并将坑道钻探普遍的方法、公约整理成标准并形成规程,在指导坑道钻探安全、高效生产的同时,为安全管理提供依据,为补充和完善行业规范提供参考。     

基于模拟月壤的表层采样试验研究

目前月球采样可分为深层采样和表层采样,作为深层采样的有力补充,国内外针对表层采样研发了多种不同类型的采样机具,但对机具和月壤相互作用鲜有研究。针对月球表层采样设计了2套采样机具,能够实现挖取、铲取、夹取和振动贯入4种动作。通过相应的传感器,采样机具能在运动过程中实时检测机具承受的力矩（力）。利用6种不同性质的模拟月壤,用2套采样机具分别就不同的运动参数进行了相关试验。通过对试验现象的观察可知模拟月壤与常规沙土性质不同,会出现特定的表现;通过对试验数据的分析可知,除挖取动作外其余3种动作机具运动与受力的关系为近似线性关系,而挖取动作机具承受扭矩分为4个阶段,与机具运动位置有关。     

深埋断层节理段导流隧洞围岩稳定性分析

西南某水电站导流隧洞K1+350～400桩号发育F13断层等多条节理,埋深大,地应力较高,地质条件复杂。运用三维离散单元软件3DEC对其进行数值模拟,并结合现场监测数据对其围岩稳定性进行分析。结果表明,该段围岩稳定性主要受结构面控制,F13断层下盘右拱肩掉块较多,位移较大,支护后导流隧洞围岩稳定性得到加强,支护效果较好。