充填钻孔寿命SVM优化预测模型研究

基于充填钻孔是充填料浆从地表输送到井下采场的咽喉工程,是矿山正常运转的保障,对矿山充填钻孔使用寿命进行预测十分重要,建立支持向量机(SVM)回归预测模型,用训练集对模型进行训练,以验证集预测值的均方误差作为适应度函数,通过遗传算法(GA)对SVM模型参数进行优化选择,应用优化得到的SVM模型对预测集进行预测。以某矿为例,通过GA得到SVM模型最优参数:适应值(均方误差)为0.011 1,惩罚系数C为47.076 8,核函数参数σ为2.263 8。采用优化的SVM模型对预测集充填钻孔寿命进行预测,预测结果的最大预测相对误差为8.6%,平均相对误差为5.2%。对比BP神经网络(最大相对误差为13.6%),优化的SVM模型预测结果更加理想,精度更高。

基于R-S模型的微小井眼钻井连续油管内钻井液流阻计算分析

微小井眼连续油管(CT)滑动钻井技术是一项易于实现钻井信息化、自动化和智能化的高效、低成本、环保的新型钻井技术,有广泛的应用前景,但微小井眼钻井使用的CT内水眼直径小,钻井液的流阻大。针对该问题,运用数值模拟方法,使用R-S模型计算微小井眼钻井在滚筒上和井筒中CT内钻井液流阻,分析微小井眼钻井CT内钻井液流阻与CT内水眼直径、循环流速、CT长度或井深、滚筒直径、钻井液密度等参数的定量变化规律。结果表明:微小井眼CT钻井技术可使用的CT管柱外径为44. 45～73. 03 mm,可使用的钻井液流速为2～3 m/s。该研究结果对于推动微小井眼CT钻井技术在中国的推广使用有一定理论意义。

基于NSGA2的钻进参数多目标优化

在钻进参数优化过程中,机械钻速、钻头寿命和钻头比能是衡量钻井整体技术的重要依据。针对以单位进尺成本为目标的钻进参数优化问题,提出了钻进参数多目标优化方法,建立了以机械钻速、钻头寿命和钻头比能为组合的钻进参数多目标优化模型,并采用NSGA2多目标优化算法对模型进行仿真计算。仿真结果表明,采用NSGA2求解优化问题,能以较快的收敛速度在解空间内得出分布均匀的pareto最优解集,为决策者在工程实际中选择优化方案提供有效方法,大大提高了工作效率,同时也为优化钻井提供了一种新方法。

基于ANSYS的矿用钻杆接头疲劳分析

疲劳损坏是导致矿用钻杆接头失效的主要原因之一。以准50的六方形钻杆接头为研究对象,采用Solidworks建立接头主要零部件的三维模型,导入ANSYS对其进行有限元分析。利用42CrMo材料的S-N曲线,得到钻杆接头的疲劳寿命、应力集中分布情况,为合理地使用矿用钻杆和进一步的优化设计、改进结构提供了理论依据。

S135钻杆钢在H2S环境中的腐蚀疲劳行为

对S135钻杆钢在空气和H_2S环境中进行了不同应力幅下的疲劳试验,得到了不同条件下的疲劳寿命,并应用回归分析方法得到了该钻杆钢在不同环境中的疲劳寿命公式,分析了其疲劳断裂机制。结果表明:在空气环境中,试验钢呈现明显的疲劳极限特征;在H_2S环境中,相同当量应力幅下试验钢的疲劳寿命比在空气环境中的低,且在很低的当量应力幅下仍会发生断裂,不存在疲劳极限;在不同环境和不同当量应力幅下,试验钢的疲劳裂纹均萌生于试样表面或靠近表面处,裂纹源区以解理断裂为主;在空气环境中,裂纹扩展区以疲劳条带为主要特征,在H_2S环境中,裂纹扩展区以解理平面和解理台阶为主要特征,在其解理平面上存在大量的二次裂纹,具有氢脆断裂的特征。

数控深孔钻削的挑战与刀具路径优化策略

数控深孔钻削是一种高效、精密的加工方法,广泛应用于航空航天、能源、汽车等领域,但在实际应用中面临着刀具稳定性差、冷却润滑等诸多挑战。为了解决这些问题,提出了一种基于切削力和刀具寿命的刀具路径优化策略,实现了对深孔钻削过程的有效控制。通过试验,验证了此优化策略的可行性。

定向钻进技术在S孔地面预注浆施工中的应用

为实现冻-注-凿平行作业,霍尔辛赫煤矿进风立井地面预注浆工程采用全S孔方案。通过分析该井地层条件及注浆钻孔设计,提出了该工程注浆孔钻进技术难点及重点层位。注浆孔施工过程中,采用JDT-5A型陀螺测斜仪测斜,并采用合理的钻具组合及钻进工艺参数,确保了钻孔施工质量。钻注施工结束后,井筒掘砌过程中,工作面剩余涌水量小于4m3/h,注浆堵水效果良好。

S14汽车纵梁数控钻铣床在纵梁加工工艺中的应用

本文提出了重型汽车车架纵梁多品种、小批量孔加工问题，介绍了S14汽车纵梁数控钻铣床的主要结构，分析了其在多品种、小批量车架纵梁加工中所体现的工艺先进、加工成本低、方便快捷等特点，并对其对解决这一问题所起的作用作出评价。

矿山灾害应急救援生命保障孔钻井工艺研究

现阶段,救援钻孔在国内外开展实践,促进了地下工程和矿山应急救援技术的开展。地下工程和矿山灾害救援的有效途径,是探索的“大直径救生孔和小直径救生孔”模式。在地下工程和煤矿开采建设过程中,造成地面塌陷基本是由井下透水、爆炸、顶板灾害等,使井下工人容易被困。事故发生后,救援成功的重要因素是及时打开救援通道,提供必要的心理支持和物资。过去,地面或地下直接大直径钻孔的方法,一般在矿山事故和地下工程的救援过程中采用。由于钻井效率低、破岩断面大、施工时间长,耽误了宝贵的救援时间,往往会在隧道成功贯通时经常有人死亡。目前,迫切需要一种新的救援理念,因为传统的救援方法已经不能满足当前的救援要求,为大大降低事故人员的伤亡率。文章基于矿山灾害救援地面生命孔钻井技术,分别介绍了空气潜孔锤正循环钻井工艺和泥浆正循环钻井技术,分析了套管选择方法和小直径生命孔的结构设计,并以某城市金矿生命救援钻孔为例,根据轨迹设计理论,分析了目前生命保障钻孔技术的难点。针对该金矿救援3号生命保障孔的偏斜问题,超短距离螺旋矫正技术被创新性地提出,为后续生命保障孔施工积累了宝贵经验,取得了良好的应用效果。

充填钻孔内管道磨损的影响因素及保护措施

针对充填钻孔内管道磨损导致钻孔报废的问题,调查了金川矿区充填钻孔的使用情况,根据破损报废充填钻孔的统计参数,发现充填钻孔内管道磨损的影响因素有:充填料浆特性、管道直径、钻孔偏斜率、管道材质、管道安装质量、充填倍线及钻孔级数等。探讨了充填钻孔内管道局部严重磨损的原因,提出了钻孔内管道严重磨损深度位置的确定方法以及延长充填钻孔使用寿命的措施,为深井矿山充填钻孔设计维护提供了理论依据。

塔河油田盐膏层井段随钻扩孔技术

随钻扩孔技术是钻井工程重要的技术手段之一,在井身结构设计、复杂地层处理、提高套管环空间隙等方面具有广泛的使用价值。分析了随钻扩孔工具与常规水力扩孔器和双心钻头相比的技术优势,介绍了随钻扩孔工具具有的特点,针对于塔河油田石炭系盐膏层地层特点并结合随钻扩孔工具及技术在沙113井的具体应用情况,分析了RWD随钻扩孔工具在盐膏层扩孔钻进中的技术特点及应用效果。

飞机结构件的自动化精密制孔技术

从分析影响孔质量的因素开始,总结了手工制孔的缺陷,从而引出自动化精密制孔技术的重要。进一步论述了精密制孔的工艺和提高制孔质量的工艺措施,并列举了国外发达国家的一些精密制孔设备。

底抽巷上向穿层瓦斯抽采钻孔封孔工艺优化研究

为了提高瓦斯抽采浓度,以小屯煤矿底抽巷现有瓦斯抽采钻孔封孔工艺为背景,针对封孔过程中出现的封孔质量差导致抽采浓度过低、封孔效率低及材料浪费现象,从优化封孔工艺、水泥浆与马丽散最佳性能配比、注浆长度、需水及水泥用量、现场搅拌盒设计五方面考虑,设计便捷的现场水泥搅拌盒,优化封孔工艺运用于现场瓦斯浓度稳定在25%-58%。结果表明,优化封孔工艺提高了瓦斯抽采浓度、封孔效率,并节约封孔成本。

灰关联法用于充填钻孔使用寿命影响因素分析

充填钻孔系统是一个复杂的灰色系统,钻孔的使用寿命与很多不确定性因素有关。针对充填钻孔的灰色特性,采用灰色理论中的灰色关联分析法,分析了影响充填钻孔使用寿命的众多因素,得出了各因素的主要关系及其影响程度。结果表明,影响因素的排列顺序依次为:孔深、施工质量、管道内径、料浆性能、充填倍线、偏斜率。从排序顺序可以看出,充填钻孔的设计与施工质量是影响充填钻孔使用寿命主要因素。

连续管钻井水力加压器结构设计

连续管钻井过程中,底部钻具组合无钻铤,钻压施加困难。为此,设计了一种适用于88.9 mm微小井眼连续管钻井的73 mm三级水力加压器,建立了水力加压器串联在涡轮钻具上方时产生的轴向推力计算模型。为了延长水力加压器的工作寿命,设计了密封性能优良的车氏密封结构;主活塞杆与主缸体之间采用矩形花键连接方式,并进行了矩形花键连接副的接触应力分析。计算与分析结果表明,在钻井液排量5.0～6.0 L/s、密度1.05～1.20 g/cm3条件下可产生50～90 kN的轴向推力,完全满足88.9 mm微小井眼连续管钻井需要。

钛合金深孔刀具耐用度及参数优化

深孔钻削钛合金难度大,刀具极易损坏。本文在原来自行设计和制造的内排屑钻孔(BTA)深孔钻头基础上,通过对钛合金材料的深孔加工试验,对改进后的深孔钻头的失效机理进行了分析研究,并探讨了钛合金深孔加工时进给量、刀具转速与耐用度的关系,优化了工艺参数和刀具结构、最终达到提高刀具耐用度的目的。

制孔工艺对激光强化前后小孔疲劳寿命的影响

在交变载荷作用下,小孔构件易产生疲劳裂纹,零件的使用寿命因此降低。为了研究制孔工艺对激光冲击强化前后小孔疲劳寿命的影响,文中选用材料为铝合金7050-T7451的双联试样进行激光强化试验,并使用不同的制孔工艺开孔,随后进行拉伸试验,试验后观察断口的疲劳源位置、孔壁质量,并测量孔壁粗糙度。试验研究表明,对于未进行激光冲击强化的试件,不同的制孔工艺对小孔件寿命无明显影响;对于激光冲击强化后的试件,使用不同的制孔工艺对小孔件寿命差异较大;因此在激光强化前后,制孔工艺对小孔件的疲劳寿命影响是不同的。

套管钻井中套管柱疲劳寿命分析方法

套管钻井中套管柱疲劳寿命分析是进行钻井工程设计的一项重要研究工作。文章对套管柱组合在不同钻压、转速下的动力学问题进行分析的基础上,获得了不同钻井参数下的套管柱应力、应变以及接触应力等参数的变化规律,利用ANSYS软件疲劳寿命分析模块,建立了套管钻井中套管柱的疲劳寿命分析方法,并进行了实例计算。为在套管钻井作业中合理地选择钻具组合和钻井参数提供了理论依据。

矿山灾害生命保障救援通道快速安全构建关键技术与装备

矿山发生重大灾害事故导致井筒、巷道破坏,人员被困井下时,通过安全、高效地构建救援通道是最有效的救援方式。救援通道包括井下、地面2种形式,井下具备施工条件时,构建穿过坍塌段的大直径救援通道,是最直接的方式;井下不具备施工条件或易发生次生灾害时,则需先在地面快速、精准钻进小直径搜救孔,确定井下被困人员位置及身体状况,并及时输送给养,再构建大直径救援井,采用专用救援提升装备保障被困人员升井脱困。研究涵盖机械工程、钻井工程、电气工程、软件工程、流体力学、岩土力学、动力学、先进控制技术等多学科多领域,将理论分析、数值模拟、实验研究、型式试验、工程示范相结合,以“救援通道构建装备研制—生命保障通道构建技术开发—大直径救援通道构建技术开发—地面提升救援装备开发—技术与装备集成及工程试验”为主线,开发钻孔救援关键技术与装备。研制了3套应急救援集成装备,ZMK5550TZJF50/120型救援车载钻机最大提升力1200 kN、最大转矩50000 N·m,开发了钻机与配套机具的一体化集中控制系统,单根起下钻效率小于3 min/根;XZJ5240JQZ30型救援提升车开发了多传感器信息融合的通信监测控制系统,提升系统最大救援深度848 m;ZDG1500型井下大直径顶管机直径1630 mm,最大顶推力8541.2 kN。开发了复杂地层生命保障孔快速、精准钻进技术,地面大直径救援井精准、安全、高效钻进及透巷技术,井下大断面救援通道顶管快速施工技术3项矿山应急救援通道构建技术。在宁夏宁煤梅花井矿开展了国内首次生命保障孔及大直径救援井施工、救援提升的集成研究和工程示范,完成井径215.9 mm、井深670.5 m生命保障孔,用时46.83 h,井底水平位移偏移0.27 m,满足72 h黄金救援时间内成孔要求;完成井径830 mm、井深654.1 m救援井,井底水平位移0.19 m,介质溃入井下约7.5 m~3,并在救援井内成功进行了救援提升技术与装备试验。在广东省基础工程集团有限公司碎石场开展了顶管钻进工程模拟坍塌条件下的试验,施工长度102.5 m,日进尺43.92 m,顶进误差0.35 m。相关成果在湖南源江山煤矿、山东栖霞金矿、新疆丰源煤矿等5次矿山灾害应急救援中进行了应用。开发的3项救援通道施工技术及3套救援装备,构成了具有自主知识产权的矿山井上井下联合救援技术与装备体系,可满足600 m深度的矿山应急救援需求,为我国矿山灾害救援提供技术装备支撑。

塔河油田南缘盐膏层钻井技术

塔河油田南缘石炭系盐膏层以盐岩为主,盐岩质纯、埋藏深、厚度大。由于盐膏层塑性蠕变,钻进盐膏层时易发生井下事故或复杂情况,严重影响了钻井地质目的实现。在分析塔河油田南缘盐膏层钻井技术难点的基础上,详细论述了该地区盐膏层钻井技术,并以S105井盐膏层钻井为例,介绍了该地区盐膏层钻井技术的现场实施情况。