利用神经网络法预测风动潜孔锤钻速

风动潜孔锤钻进在钻效方面有着传统钻进方法无可比拟的优势。以往的钻速预测主要是针对回转钻进,而准确预测风动潜孔锤钻速则更具有现实意义,更有利于合理制定钻井计划。利用有多隐层的BP神经网络原理,综合考虑钻压、转速、风压、风量、钻井深度、钻头工作时间等各方面参数对钻速的影响,研究了贯通式潜孔锤冲击回转钻井钻速的预测方法,并对现场实际钻井作业进行了预测。预测结果与现场实际情况能很好地吻合。同时又以预测结果为基础,优选钻进参数以指导施工。     

阶梯式钻头挤土机理的有限元分析

为了分析阶梯钻头冲击挤密作用下土体的变形机理,将土体视为DP材料,服从Drucker-Prager屈服准则,通过钻具与土体之间的接触以及施加冲击载荷来模拟钻进过程,建立了潜孔锤冲击挤密钻进的有限元模型。以非线性瞬态动力学有限元分析为手段,利用有限元软件ANSYS9.0对阶梯钻头冲击挤密作用下土体的变形机理进行了模拟分析。结果表明,在冲击载荷作用下,冲击功主要用于竖向压缩土体,水平方向的挤压作用相对较小。阶梯钻头对土体的破坏作用可以看作是每个台阶的微剪切作用,当台阶布置合理时,土体沿等效锥面整体破坏,破坏后的土体在等效锥面的作用下被挤向孔壁四周,挤密效果较好。      

射流式液动锤内部动力过程的数学模型及仿真分析

建立了活塞、冲锤在缸体内的运动规律,上下缸内液体状态变化的数学模型以及冲程和回程阶段活塞运动微分方程。应用Matlab语言及其主要工具Simulink对射流式液动锤内部动力过程进行数值仿真分析计算,得出射流冲击器仿真计算结果数据,绘制出位移、速度、前后腔压力、加速度曲线。     

潜孔锤钻进在复杂地层中应用

在潜孔锤的结构形式、钻具匹配、钻头类型、钻凿工艺等方面研究的基础上,对潜孔锤套管隔离护孔法钻进;贯通式潜孔锤用于复杂地层钻进;大直径潜孔锤在孤石、漂石地层中钻进等实际应用和效果作了简明介绍。     

全孔反循环中心取样钻进设备与试验研究

气动贯通式潜孔锤与双壁钻杆及专门研制的反循环钻头(获国家发明专利)配套使用,可实现反循环连续取心(样)钻进新工艺,连续获取的岩样采取率高,品质好,代表性强。经复杂地层金矿、铜矿等矿区使用,钻进效率比普通钻进方法提高3倍,成本降低为原成本的1/8~1/5,有效解决了复杂地层矿床勘探和取心钻进难题。      

气动潜孔锤反循环钻头结构改进与优化设计

运用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的科学研究手段,对影响气动贯通式潜孔锤反循环形成的钻头新增引射孔各参数、底喷孔各参数以及其它相关参数进行优化设计,得到一系列适合不同规格钻头的相关参数值及其回归方程。运用Visual Basic语言,将研究结论与专家的经验总结汇合,编写了钻头参数优选系统软件。研究结论应用于生产试验中取得令人满意的结论,岩矿心采取率达到98%以上,反循环形成顺利,岩矿心完整度好。参数优选系统的建立为该项硬岩钻进技术的完善提供了参考性依据。     

提高钻杆接头螺纹强度的有效方法研究

以接触非线性有限元理论为基础，建立了钻杆接头螺纹非线性有限元分析模型。运用大型通用有限元分析软件研究了钻杆接头螺纹外径对其强度的影响规律。研究结果表明，适当增大螺纹外径，可以有效改善接头螺纹内部的应力分布状态，接头螺纹整体强度提高约32%。     

贯通式潜孔锤反循环钻头的结构优化

针对Φ89 mm反循环钻头取心短且带裙边的问题,对其碎岩过程进行有限元软件ANSYS数值模拟分析。根据分析结果提出合理设计方案,再对新钻头进行有限元数值分析,并与原设计进行对比分析,同时进行室内试验验证。结果表明,优化后的钻头取出的岩心较长、较完整且不带裙边,优化方案合理可行。     

引射孔倾角与孔径对钻头体反循环形成影响的仿真分析与实验研究

介绍了引射装置的工作原理及其在反循环取心钻头体上的应用，运用FLUENT流体工程仿真软件分别对不同倾角与不同直径引射孔内部形成的负压进行模拟，得到对应压力分布云图与数值，并根据所得结论制造出带有不同角度和不同孔径的引射装置，在实验室进行试验研究，所得数据与仿真结果比较，二者基本吻合，说明运用仿真技术对引射结构进行优化设计是可靠的，并且过程简单，与过去常用的经验法与试验法相比，成本低，周期短，结论更准确。     

潜孔锤反循环钻头体的改进与内部流场的仿真分析

介绍了潜孔锤反循环钻头改进设计的思想，运用CFD技术对钻头体内部流场进行了数值模拟与仿真分析。结果表明：卷吸作用与钻头体底部的喷射孔形成的反循环气流共同作用，加强了反循环形成效果；且钻头体内部上返风速〉15．24m／s，使岩芯得以顺利地排至地表。设计加工了带有不同倾角引射孔的钻头体模型，经实验室验证表明，当引射孔倾角为30°时形成的压力最大。将加工出的钻头用于栾川钼矿生产，钻遇采空区时或穿过采空区后，反循环都正常形成，应用该技术共完成勘探孔66个，累计进尺〉2500m，钻进时效4．08m。