关于PDC钻头设计的分析研究

钻探工程中使用钻头的类型很多。近年来,金刚石复合片(PDC)钻头得到了广泛的利用,取得了很好的技术经济效果。但是,对于PDC钻头设计的研究工作不够充分,需要进一步加强,以便取得更好的技术经济效果和更好地推广使用。俄罗斯钻探工作者在这方面做了很多研发工作,获得多项发明专利,取得了较好的成果。以其中3个专利为切入点进行分析研究,包括切削型双节翼片式钻头、稳定型钻头、PDC螺旋状排列钻头。这些成果有较好的使用价值和推广前景,建议我国对此进行研究和试验。

月球钻取采样钻头结构参数对力学性能的影响

基于对螺旋钻头的输出月壤阻力、驱动力矩及月壤失效区的分析,建立了钻头的力学模型,该模型综合考虑切削具内外侧面与月壤之间的压力及摩擦力,考虑月壤侧向失效面的面载荷对钻头切削具周向力矩、总功耗及月壤失效距离的影响,数值仿真与试验结果校验了模型的正确性。在数值仿真过程中采用深层月壤本构关系的Mohr-Coulomb模型,使仿真更加符合月壤内摩擦角大于22°的真实情况。利用该模型分析并获得了钻头结构参数对切削具功耗和失效距离的影响规律,以钻头功耗最小为优化目标,用遗传算法对钻头结构参数进行了优化,优化结果降低了钻探过程中的烧钻风险。可为钻取式自动采样机构的钻头设计提供理论依据。

有机玻璃深孔加工质量分析与研究

有机玻璃深孔加工因冷却和排屑问题,导致加工效率低、孔的加工质量达不到技术要求。经分析研究,把钻头改为大螺旋角钻头,并对其进行合理的刃磨,圆满解决了钻孔质量和效率问题。

近钻头钻具声波传播特性分析

为了利用声波将近钻头处的信息传输至远钻头端,运用有限元方法分析了常见近钻头钻具(普通钻铤、螺旋钻铤、整体直棱稳定器、整体螺旋稳定器和螺杆钻具)的声波传播特性。分析结果表明,由于轴向上的截面形式和大小基本保持一致,普通钻铤和螺旋钻铤不仅具有较好的时域特性,没有严重的波形反复震荡现象发生,而且具有较宽的通频带;稳定器段的出现使得轴向上声波阻抗不连续,其他3种钻具不仅在其时域波形中出现波形的反复震荡,其通频带宽度也大幅变窄。因此,普通钻铤和螺旋钻铤更适合于作为近钻头声波信号传输的通道,当必须使用其他3种钻具时,则必须采用辅助的信号处理措施。

内螺旋刀翼PDC钻头研究

针对自掩埋钻井新方法需要内排屑的问题,采用螺旋刀翼、内锥面、中心腔体等结构设计内螺旋刀翼PDC钻头,研究刀翼螺旋升角的变化规律,分析岩屑在刀翼刃部和刀翼面上的受力,建立岩屑推动力与刀翼螺旋升角的关系,优化刀翼螺旋升角,并进行台架实验。结果表明：内螺旋刀翼PDC钻头刀翼螺旋升角的理想设计范围为9°-52°,考虑加工和排屑通道大小等影响因素,其合理的设计范围为26°-52°,研制的钻头能迫使岩屑向其中心运移,并实现岩屑的良好流动,满足内排屑要求。

应用于煤矿的锚杆回收装置的设计

为了解决煤矿生产中锚杆对采煤机、输送带损坏的问题,设计了一种用于完整地取出锚杆的装置,详细论述了回收装置的组成、工作原理、设计方案。最后阐述了回收装置的特点及其良好的使用效果。

有机玻璃深孔加工用钻头的选用及刃磨的分析研究

有机玻璃深孔加工因冷却和排屑问题，导致加工效率低、孔的加工质量达不到技术要求。经分析研究，把钻头改为大螺旋角钻头，并对其进行合理的刃磨，圆满解决了其钻孔质量和效率问题。

筛孔螺旋钻杆专用钻头设计及结构优化

筛孔螺旋钻杆对于松软突出煤层钻进具有较好的护孔效果,但因其特殊的内、外双排渣通道结构,普通的钻头破落煤体后煤渣无法在钻头处进入筛孔螺旋钻杆内排渣通道。为此,对钻头结构进行改进,设计了一种筛孔螺旋钻杆专用钻头。分析了钻头结构以及工作原理,优化了钻头柄部排渣槽结构,提高了钻头强度。钻头与筛孔螺旋钻杆联接后,排渣槽直接与钻杆内排渣通道连通,钻头破落的煤体一部分直接进入钻杆内排渣通道,提高了排渣效率。

微型桩施工工艺研究

沙井水质净化厂三期工程基坑采用Ф400微型桩+水泥搅拌桩格栅墙支护,微型桩采用短螺旋钻头成孔,泥浆置换清孔,内插工字钢形成骨架工艺,圆满完成了施工任务,获得了参建各方的一致认可。

基于Matlab的加工钻头螺旋槽砂轮截形的干涉误差分析

在进行加工钻头螺旋槽的砂轮截形的干涉误差分析中,按照磨床加工时钻头、砂轮和机床的相对位置,建立了加工螺旋槽的砂轮的数学模型,提出了砂轮截形的反求理论;基于砂轮截形的反求理论,定量分析求得干涉值ΔR;采用Matlab进行数组间的运算及坐标变换,求得砂轮截形的散点图及拟合图,通过拟合图上的坐标值得出了砂轮截形上相应点的ΔR数组,由ΔR数组中的元素寻求最小值得到最大干涉误差。

长螺旋钻孔压灌桩嵌岩技术的改进与应用

普通长螺旋钻孔压灌桩适用于砂层、砾石层、硬土层及软岩层,不适用于硬度较高的岩石层。经改进钻头,加装加压系统、冷却系统后,长螺旋钻孔压灌桩可用于块石填土层、卵石层及较软—较硬基岩的钻进,拓宽了适用范围。工程实践证明,该嵌岩技术使用效果良好,具有推广价值。

钻式采煤机螺旋钻头的静力学特性研究

为了开发一种高强度的螺旋钻头,利用圆柱坐标系定位法,对某型号钻式采煤机的螺旋钻头进行实体建模,结合螺旋钻头的力学模型,应用有限元分析软件ANSYS Workbench对螺旋钻头进行静力学分析,得到了螺旋钻头在工作中的受力状况和应力应变分布情况,提出了改进措施,为螺旋钻头结构优化设计和失效分析提供了指导。