潜孔锤反循环钻进技术在某水电站的试验应用

水利工程中的钻孔工程具有特殊的工况,采用正循环潜孔锤钻进方法在狭窄封闭的洞室内进行钻孔施工,粉尘污染严重,施工环境恶劣,影响作业工人的身体健康。为了解决施工洞室内的粉尘污染问题,在某水电站的排水孔施工中,首次应用了潜孔锤反循环钻进技术,并在上仰孔和下行孔施工试验中获得成功,有效控制和降低了洞室内的粉尘问题,有利于维护良好的施工环境。设计的A、B两种结构类型钻头主要差别是内喷孔的位置不同,A型钻头的内喷孔设计在花键上的各个平键之间,B型钻头的内喷孔则设计在花键的平键上。CFD数值模拟计算结果显示,A型钻头对环空抽吸的空气量是0.199 987 04kg/s,略大于B型钻头的0.177 524 64kg/s,说明A型钻头的抽吸能力优于B型钻头。上仰孔和下行孔的钻进试验结果表明,内喷孔设计在花键上的各个平键之间且具有双排12个内喷孔的A型钻头结构更为合理,在施工中A型钻头比B型钻头的孔口粉尘少。从反循环排渣效果看,A型钻头破碎的大部分岩粉和大颗粒岩块从中心通道排出,反循环排渣效果优于B型钻头。

贯通式潜孔锤反循环钻进技术在复杂地层中的应用

河北涿鹿锰银矿区地质条件复杂,干旱缺水,传统小口径金刚石钻进技术钻进效率低、成本高、施工周期长;此外,设计勘探孔为斜孔,增加了施工难度。采用贯通式潜孔锤全孔反循环钻进技术进行生产性试验,实践表明,该工艺方法能够解决该矿区的钻探难题,获得良好的应用效果。针对试验中出现的问题,提出一些改进意见。

贯通式空气锤反循环连续取芯钻井技术在油气勘探工程中应用的可行性探讨

贯通式空气锤反循环连续取芯钻进技术在矿产勘察、水井钻凿等领域的复杂地层条件下的钻孔工程中,解决了系列技术难题;在油气勘探钻井中,空气锤的使用使硬地层的钻进效率提高5倍以上。为克服空气正循环钻井工艺的缺陷与不足,钻探界开始了空气反循环钻井技术的先行研究。本文通过实验研究,对贯通式空气锤反循环连续取芯钻井技术在油气勘探工程中应用可行性展开探讨,研究了潮湿、易糊钻地层,严重漏失及喀斯特溶洞地层,钻井卡堵,井内压力平衡等钻进难题及相应的解决措施。

运动副配合间隙对射流式液动锤性能的影响

在活塞杆外径尺寸和缸体内径尺寸确定的情况下,通过更换不同尺寸的缸盖和活塞,观测了射流式液动锤运动副配合间隙变化对其性能影响的规律。观测研究结果表明:(1)当活塞与内缸配合间隙为常规设计值时,随着活塞杆与缸盖配合间隙的加大,在一定范围内冲击频率降低较平缓,超过一定范围后冲击频率随配合间隙的加大而迅速降低;(2)当活塞杆与缸盖配合间隙为常规设计值时,随着活塞与内缸配合间隙的加大,冲击频率几乎成线性迅速降低;(3)输入流量的增加不能改变配合间隙对冲击频率影响的趋势;(4)在数值相同的情况下,活塞与内缸配合间隙对冲击频率的影响比活塞杆与缸盖配合间隙的影响更为显著。

宋代帝后、内外命妇、宫人女官官衔研究

宋代官衔,是目前宋代制度史研究中新开拓的领域。从宋代帝后、内外命妇、宫人女官的官衔制度这一视角,可以看出宋代官制的复杂性、多样性。皇帝,通常不视为官,实际某种意义上,皇帝也是官,且居于官僚机构的顶端,所以皇帝也有官衔,只是名号比较特殊,显示其至高无上的地位。“皇帝”本身就是一个官号,其生前有尊号或圣号,死后有谥号、庙号。唐宋史称皇帝多用庙号,这就是法定官衔。皇后有官号,尊号有无,视其是否曾垂帘听政而定,死后谥号有二字、四字之别。内命妇,为皇帝姬妾名号之总称,其官衔有等级之分、秩品之差。外命妇官衔可分为公主官衔、卿大夫妻母官衔两类。内外命妇官衔亦特旨移用于宫人女官官衔。皇后、内外命妇、宫人女官的官衔,与文武百官相类,其名号等级分明,官衔成为其特殊身份的标志。

大直径气力反循环钻头结构参数数值模拟与优化

为实现大直径嵌岩桩孔在浅孔和干孔时的气力反循环排渣,解决无法使用气举和泵吸反循环排渣的技术难题,设计基于引射器原理的大直径潜孔锤气力反循环钻头。采用正交试验设计方法,运用计算流体动力学(CFD)仿真技术,探索引射器原理在大直径钻井反循环排渣中应用的可行性。理论分析表明:钻头结构的6个关键参数即喷嘴直径(Dn)、喷嘴数量(N)、喷嘴长度(L)、喷嘴倾斜角度(θs)、喷嘴偏转角度(θd)和引导段直径(Dg)直接影响着排渣效果;基于引射器原理设计的大直径钻头反循环效果可靠、稳定;当GQF-16潜孔锤供风量为50 m3/min,钻头直径为1.2 m时,Dn=20 mm,N=3,L=50 mm,θs=35°,θd=10°,Dg=50 mm为钻头最优理论结构参数组合。

救援井用大直径贯通式潜孔锤及钻头的研制

研制了大直径贯通式潜孔锤及反循环钻头,并进行模拟仿真电算及现场试验。试验结果表明:潜孔锤最高钻进效率可达6m/h;平均钻进效率为4.5m/h,且反循环排渣顺畅、井底无沉渣、成井质量好,可以解决大直径应急救援井的碎岩和排渣两大难题,能够充分满足应急救援井对钻进效率和成井质量的要求。

可切换式反循环潜孔锤钻头设计及优化

针对现有气动贯通式潜孔(DTH)锤反循环钻探技术在推广应用过程中遇到的岩矿心(样)丢失、卡钻埋钻事故时有发生等问题,提出一种可切换式反循环潜孔锤钻头的新结构,该结构在正常碎岩钻进和"强吹孔"时,可以通过花键套的辅助配合,从而实现反循环原理上的切换。与此同时,采用正交试验设计的方法,运用计算流体动力学(CFD)分析技术对该钻头中备用内喷孔的6个主要结构参数进行优化设计。研究结果表明:备用内喷孔个数(N)对钻头的反循环效果影响最大,其次依次是备用内喷孔直径(D)、倾角(Θ_s)、备用内喷孔与常开内喷孔间距(L)、水平偏角(Θ_d),而备用内喷孔距孔底高度(H)对钻头的反循环效果影响最小。当N=2,D=5 mm,Θ_s=30°,Θ_d=10°,L=0 mm,H=230 mm时,钻头备用内喷孔结构参数组合最优。

两种贯通潜孔锤反循环钻头应用效果及理论分析

对于矿区钻孔作业存在的粉尘污染严重、岩矿心采取困难等问题,常规金刚石钻进取心难以满足现场施工要求。采用贯通式潜孔锤反循环连续取心技术替代常规金刚石取心工艺,在保证了较高钻进效率的同时,可有效解决干旱缺水矿区存在的取心及其引起的污染问题,保障施工人员的身体健康。为此,笔者所在课题组研发了两种新型潜孔锤反循环钻头并进行了野外试验,同时,运用LSDYNA数值模拟对设计的两种反循环钻头进行了强度分析。试验结果表明,两种钻头均具有较好的碎岩钻进效果,但花键内喷孔式反循环钻头易发生断裂;数值模拟分析结果显示,钻头的最大应力远高于材料疲劳极限是造成钻头破坏的根本原因,数值模拟结果与试验结果取得了较好的一致性。由此证实了花键内喷孔式反循环钻头结构存在缺陷,设计时应尽量避免在内喷孔周围设置环槽,以保证钻头体强度。

空气反循环钻头井底流场分析及结构优化

为改善空气潜孔锤反循环钻进技术在大口径嵌岩桩施工中的应用效果,运用Fluent软件对嵌岩桩施工用反循环钻头底喷孔水平倾角θd和扩压槽水平倾角θk做了进一步的分析和研究,得到θd和θk对反循环钻头抽吸系数ω的影响规律。在分析中发现原有反循环钻头中心贯通孔结构设计中的不足之处,并进行了优化,优化后的反循环钻头抽吸效果明显增强。采用优化后的结构加工了一个直径为660mm的反循环钻头,并进行现场钻进试验,试验效果良好,平均钻进效率为6.00m/h,成功嵌入微风化岩层表面,能够满足嵌岩桩施工对嵌入微风化岩层和孔壁稳定、无塌孔的要求。

大直径引射器式反循环钻头结构设计及数值模拟

针对油气勘探开发特点的要求,将贯通式潜孔锤反循环钻井技术应用于大直径井眼段、复杂地层深井段的油气勘探开发领域,并根据多喷嘴引射器原理,设计一种外径为660 mm的新型大直径引射器式反循环钻头,并进行计算流体动力学(CFD)分析以及野外钻井试验。研究结果表明:该新型大直径反循环钻头结构设计合理,所形成的一、二级引射结构均对反循环形成效果和抽吸能力有良好促进作用,最高钻进效率可达6.0 m/h,平均钻进效率为4.5 m/h,并将井底破碎下的不同颗粒粒度的岩渣屑及地层流体抽吸进入钻头内部形成稳定反循环携带至地表,孔底无沉渣,并且外环间隙无岩渣屑泄漏现象。

低速射流元件控制的高能液动锤研究

为解决常规射流元件受钻井液冲蚀而过早失效问题和满足高效碎岩钻进对冲击功的要求,设计了SC71B型新一代液动锤试验样机,并通过试验和数值模拟研究了活塞冲锤质量对射流元件临界流速的影响。试验结果表明,配用常规质量的活塞冲锤时该低速型射流元件实测临界流速为21.83m/s,不到以往实测最低值的1/2;当活塞冲锤质量较常规增加5倍时,冲击功较常规增加40倍以上,其临界流速仍不大于以往实测最低值。活塞冲锤质量对临界流速和冲击功影响的CFD动态数值模拟分析结果与实测结果吻合。该研究结果对研制油气钻井用长寿命高能射流式液动锤有重要借鉴意义。

射流式液动锤活塞回程缓冲机构

CFD动态分析了回程缓冲机构不同弹簧刚度系数对射流元件控制道内流动特性和活塞回程冲击速度的影响。实验结果表明:缓冲机构施加在活塞上的弹簧作用力不会影响射流元件主射流的正常附壁和切换,刚度系数较大的弹簧可以显著降低活塞回程冲击速度,减小回程中活塞对射流元件的冲击;弹簧增幅在5倍时,活塞回程冲击速度降幅为52.88%,有效避免了射流元件中硬质合金零件在工作中发生断裂的现象。

活塞冲锤主要参数对射流元件临界流速的影响

应用CFD动态分析技术,以SC71B型射流式液动锤为研究对象,研究了活塞直径、活塞杆直径、活塞冲锤质量和行程对射流式液动锤射流元件临界流速的影响,并进行了实验验证。结果表明:理论预测值与实测值相对误差小于7.5%,精度远高于以往经验估计;射流元件临界流速随着活塞直径的增加而降低,随着活塞杆直径和活塞冲锤质量的增加而升高,与行程大小无关。以SC71B型射流式液动锤为例,为降低射流元件临界流速以减轻冲蚀,应设计40～42 mm的活塞直径、23～26 mm的活塞杆直径和11.2～23.5 kg的活塞冲锤质量。活塞直径增加23.5%时,射流元件临界流速降低了2/3;活塞杆直径增加60%时,射流元件临界流速提高了近4倍;活塞冲锤质量增加5倍时,射流元件临界流速只增加了1倍。

新建城区大面积填土地基基础方案分析

某新建城区拟修建于大面积填土上,针对该新建城区的复杂工程地质条件,对天然地基、复合地基等地基基础方案的经济、技术、工期等综合分析和比较,最终采用CFG桩复合地基方案对该区独立基础和条形基础进行计算并设计布桩。CFG桩复合地基是CFG桩、桩间土、碎石垫层联合构成的复合地基,其桩身质量好,承载力可达350 kPa以上。当最大柱荷载小于或等于4000 kN或土层中有强透水砂卵石层时,均宜采用独立柱基下CFG桩复合地基。

复杂地层用反循环钻头双排内喷孔结构优化与试验

采用正交试验和计算流体动力学相结合的方法,对矿山多层空区钻探用150 mm反循环钻头双排内喷孔的4个结构参数进行优化分析,分析结构参数变化对钻头抽吸量Q的影响规律,并最终得出这4个结构参数的主次排序依次为:倾角(θs)、水平偏角(θd)、垂直间距(L)、水平间距(S).最优参数组合为:θs=30°,θd=10°,L=-15 mm和S=10 mm.与此同时,将最优参数组合下的150 mm反循环钻头进行多层空区探测孔钻进试验.从钻进试验效果看,穿过第一层空区继续实现反循环钻进,钻头依然能够形成良好的反循环抽吸效果,并且连续不断排出大颗粒岩块,解决矿山多层空区钻探及测量难题.

基于Apriori算法的攻击行为时序关联规则检测方法

针对当前大部分入侵检测系统(IDS)的报警信息只包括对单独攻击行为的描述,缺少攻击行为之间的关联规则,使得IDS数量巨大的报警数据难以理解的问题,探索并实现了一种通过将报警信息进行关联生成报警序列,并且使用Apriori算法挖掘报警序列中的攻击行为时序关联规则的方法。实验证明了该方法能检测出报警数据中蕴含的各攻击行为之间的时序关联规则。

小秦岭复杂地层潜孔锤反循环钻探技术试验研究

贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进技术具有效率高、钻孔质量好、钻探成本低等特点,尤其对复杂地层有较强的适应性。在反循环钻头及钻具进行优化组合的基础上,结合小秦岭金矿田程村矿区钻探项目开展野外生产试验。试验结果表明:潜孔锤反循环钻进系统对复杂地层条件适应性强,解决了该矿区的系列钻探技术难题。试验深化了对贯通式潜孔锤反循环钻探机理和反循环钻头结构的创新研究,对贯通式潜孔锤及配套钻具的进一步合理优化,实现高效率、低成本、短工期和良好的地质利用效果提供了技术支撑。

分流孔直径对射流式液动锤性能的影响

为了对射流式液动锤内分流结构进行优化设计,应用CFD(computational fluid dynamics)动态分析技术,研究了分流孔直径对射流式液动锤冲击性能参数和射流元件喷嘴处过流断面平均流速的影响,并进行了实验验证.结果表明:不同分流孔直径条件下,冲击功理论计算值与实测值最大相对误差不大于10%,冲击频率理论计算值与实测值最大相对误差小于11.5%;冲击功随着分流孔直径的增大近似以抛物线形式下降;冲击频率和射流元件喷嘴处过流断面平均流速随着分流孔直径的增大近似呈线性下降趋势.该研究解决了此前在设计阶段无法计算分流条件下液动锤性能参数和射流元件喷嘴处平均流速大小的问题,可为油气钻井用射流式液动锤内分流结构的优化设计提供参考.

液压卡紧对射流式液动锤性能的影响

运用CFD动态数值模拟方法,计算新一代射流式液动锤试验样机的性能参数,并将其与实测结果进行对比。结果表明：若不考虑液压卡紧引起的摩擦力,射流式液动锤冲击频率、冲击末速度和冲击功计算值分别是实测值的1.853-1.898倍、2.024-2.107倍和4.097-4.439倍;将由液压卡紧效应引起的摩擦力考虑在内,冲击频率、冲击末速度和冲击功计算值分别是实测值的1.218-1.439倍、0.936-1.171倍和0.876-1.371倍,大幅度提高了数值计算结果与实测值之间的吻合程度。这说明液压卡紧引起的轴向摩擦力,大幅度增加了活塞运动阻力,减小了其加速度和速度,进而显著降低了冲击功和冲击频率等性能参数。设法减小甚至消除液压卡紧力的影响可望成为提高射流式液动锤冲击功和能量利用率的新途径。