京津冀协同发展区地应力监测孔钻探施工技术

地应力监测孔作为地应力测量与监测的基础场所,钻探施工的质量直接影响到地应力测量试验的效果,扩孔的质量更是决定地应力监测仪器能否顺利安装以及后期监测仪器能否正常工作的关键因素。本文以京津冀协同发展区地应力监测孔钻探施工为例,详细介绍了地应力监测孔的施工工艺,包括取心钻具组合、金刚石钻头选择、组装式扩孔钻头分级扩孔钻进等,对保证钻孔垂直度和同心度、降低钻孔孔径误差、保证岩心采取率,以及提高监测孔扩孔效率和质量等关键技术提出了一些具体措施,并取得了良好的钻探效果,对今后地应力监测孔的钻探施工具有重要的指导作用。     

基于LS-DYNA的贯通式潜孔锤反循环钻头强度的优化分析

通体花键式贯通式潜孔锤反循环钻头在实际施工中尾部较易损坏,影响反循环钻头的使用寿命。为提高反循环钻头的使用寿命,对反循环钻头尾部结构进行了优化设计,并采用非线性动力学仿真软件LS-DYNA对改进前后的反循环钻头进行了仿真分析。分析结果表明：由于在冲锤的高频冲击作用下,反循环钻头尾部易出现较大的局部应力集中,导致钻头体出现疲劳破坏;通过对钻头尾部结构设计优化后,与通体花键式反循环钻头相比,新结构钻头在无泄风槽情况下,应力集中值减小44%,在有泄风槽的情况下,应力集中值减小19%。数值模拟分析表明,优化后能大幅度提高钻头寿命。     

基于Matlab/GUI的钻机动力头齿轮动态优化设计

煤矿用全液压钻机动力头主要采用液压驱动和齿轮传动相结合的方式,其中,齿轮传动的振动烈度直接影响着动力头的输出能力,成为了设计中必须考虑的重要问题。以ZYWL-2600R型松软煤层螺旋钻机为研究对象,在齿轮副的单自由度扭转振动模型基础上,以啮合线上的振动加速度为优化目标,建立了动力头齿轮副的动态优化设计模型,并借助Matlab优化工具箱和GUI工具开发了优化设计程序的图形界面,求解了齿轮振动最小的宏观设计参数,为钻机“高速”动力头的动态优化设计提供了参考。结果表明,优化后齿轮副的时变啮合刚度显著提高,有效改善了齿轮传动的振动特性。     

高模数水玻璃钾基抑制冲洗液在蠕变坍塌地层中的应用

在青海埃坑南矿区钻遇含角砾石的断层泥地层,孔壁坍塌、掉块,卡钻事故时有发生,几乎无法继续钻进,使用水玻璃与相关钻井液处理剂配合使用制备水玻璃钾基抑制冲洗液,用来平衡地层压力保护孔壁,并且加大金刚石钻头及扩孔器外径,解决了钻孔坍塌、缩径以及卡钻等问题,使施工顺利进行,为后续施工提供了参考方法。     

XDQ-1200型全液压轻型岩心钻机电液控制系统设计与应用

XDQ-1200型全液压轻型岩心钻机采用了电液比例控制技术,具有自动化水平高、效率高、易操作、可靠性高等优点。简要介绍了该钻机的性能特点,重点阐述了动力头回转、给进系统的液压控制原理和钻机的整体电气原理设计。生产试验表明,钻机运行良好,工作稳定,进尺速度快,操作简单,功能先进,自动化程度高。     

φ71 mm绳索取心铝合金钻杆的研制

介绍了国内外铝合金钻杆的研制现状,分析了绳索取心铝合金钻杆在地质钻探中的优势。对φ71 mm×5.5 mm绳索取心铝合金钻杆体与钢接头连接结构进行了详细设计。通过对试验钻杆进行静拉力、扭矩试验,得出了铝合金钻杆体与钢接头主要技术参数。     

PDC钻头切削齿布齿设计的新思路

切削齿布齿设计是PDC钻头设计的关键。为提高PDC钻头的钻进效率,综合考虑PDC钻头切削齿的设计特点和切削先后顺序等因素,并且通过对PDC钻头单切削齿实验结果进行分析,提出了以冠部轮廓法线为基准的切削齿布齿设计方法。     

钻柱振动特性的仿真分析

钻进过程中,钻柱振动是不可避免的,而且钻柱产生振动的原因是多方面的。随着研究的深入,人们不仅认识到钻柱振动对钻井作业产生的负面影响,还认识到利用振动可以得到许多井下信息。运用一根钻杆模型,分析了其在不同工作状况下的振动特性,得到了钻杆在横向、纵向、扭转振动的多阶振型,以及对应的应力应变图。对照振型和应力应变图,联系钻井实践中各种钻柱失效形式,以期从中找出一些振动与钻柱失效的关联,更好地利用振动去解决生产问题。     

龙羊峡水电站左岸坝肩尾工超深定向排水孔施工控制技术

龙羊峡水电站左岸坝肩尾工4个孔径130 mm、孔深80 m超深倾斜定向排水孔工程,从坝肩EL2610全部钻通至EL2530排水廊道（2 m×2.5 m)理论设计终孔点。采用瑞典Atlas-A32型潜孔钻机施工。针对该钻机钻具偏垂度3%的困难（同时也验证了其偏垂度3%的科学性）,从技术参数控制和施工工艺控制上克服了潜孔钻施工超深定向孔偏垂度过大的技术“瓶颈”,总结出了瑞典进口Atlas系列潜孔钻机冲击回转钻具施工超深定向孔的技术成果,为国内不同行业同系列Atlas系列钻机施工超深定向孔提供了参考依据。     

煤田地质超深孔钻探工艺

在对深部煤田地质钻孔钻进工艺研究的基础上,有针对性选择使用聚合物泥浆,解决了基浆配制用水及泥浆抗地表水水质污染问题。通过改变双管钻具长度和改换取心钻头的切削具,满足软硬互层对钻头钻进效率的影响。在煤系地层钻进中,除采用常规的单管钻具钻进外,在见煤预告下过后,采用加长双管取心钻具,既可保证了回次进尺,又可保证岩心的采取。多项措施落实,不仅解决了生产中的一些难题,收到了较好的效果,而且创造了河北省煤田地质局煤田地质单孔钻探深度2 009.12m的新纪录,为今后深部钻孔的施工积累了经验。