Motion Regular Analysis and Its Simulation of the Rodless Drilling Unit's Guiding & Positioning Board

To analyze the stress of the guiding & positioning board and the effectiveness of the guiding & positioning device,according to guiding & positioning device's operational principle and structure,the guiding & positioning board's motion regular was analyzed by diagrammatical method based on 2 postulated conditions.Considering about the working conditions' change,simulations in 5 different kinds of working conditions were done to check the correctness of the motion regulars obtained by diagrammatical method.Simulation results prove that the motion regulars are right,the postulated conditions have no effect on the obtained motion regulars.According to the simulation results,the motion processs's characters were drawn out at the same time.

3D打印椎弓根导航模板在下颈椎椎弓根置钉中的临床应用

目的:探讨采用优化设计的3D打印椎弓根导航模板辅助下颈椎椎弓根螺钉置入的安全性和准确性。方法:回顾性分析2016年8月~2022年10月在我科行颈椎后路椎弓根螺钉内固定手术的患者42例,年龄32~74岁(50.1±9.8岁),随访13~25个月(19.6±3.2个月)。根据置钉方式分为导板组(n=22)和徒手组(n=20):导板组采用优化的椎弓根钻孔导航模板设计方案,3D打印制作下颈椎椎弓根导航模板辅助椎弓根置钉,其中男性12例,女性10例,颈椎损伤或颈脊髓损伤6例,后纵韧带骨化症(OPLL)9例,颈椎管肿瘤5例,脊髓型颈椎病2例;徒手组根据术前颈椎CT测量椎弓根角度、直径等参数,采用徒手置钉,其中男、女各10例,颈椎损伤或颈脊髓损伤4例,OPLL 10例,颈椎管肿瘤5例,脊髓型颈椎病1例。两组患者性别构成、年龄、诊断、术前VAS评分、JOA评分比较无统计学差异(P>0.05)。记录两组患者手术时间、术中出血量;术后1周颈椎CT扫描,按照Kaneyama方法评估椎弓根置钉的准确性:0级,螺钉完全位于椎弓根内;1级,穿破椎弓根的部分<螺钉直径的50%;2级,穿破椎弓根的部分>螺钉直径的50%;3级,椎弓根螺钉完全位于椎弓根外。0级或1级定义为椎弓根置钉准确,2级或3级为螺钉误置。记录患者的围手术期并发症,统计并比较两组术后12个月疼痛视觉模拟评分(VAS)、日本骨科学会(JOA)评分。结果:42例患者手术顺利,导板组手术时间102.2±16.1min,术中出血量89.3±17.7mL;均少于徒手组142.8±20.9min,133.3±34.0mL(P<0.01)。42例患者共置入下颈椎椎弓根螺钉216枚:导板组118枚,其中0级90枚,1级22枚,2级5枚,3级1枚,置钉准确率94.9%(112/118);徒手组98枚,其中0级48枚,1级36枚,2级10枚,3级4枚,置钉准确率85.7%(84/98)。导板组置钉准确率显著性高于徒手组(P<0.05)。两组患者均未出现螺钉相关神经血管损伤,无内固定松动断裂并发症,术后12个月VAS评分较术前显著性降低(P<0.01),JOA评分较术前显著性提高(P<0.01),两组间比较无显著性差异(P>0.05)。结论:3D打印椎弓根导航模板的优化设计方案有助于提高下颈椎椎弓根置钉的准确性。

全旋转指向式导向钻井工具结构设计与仿真

为了提高全旋转指向式导向钻井工具的设计效率,缩短研发周期,笔者首先设计了该钻井工具的导向执行机构,简化导向执行机构的空间机构模型,通过自由度的计算,得出了该机构具有确定的运动。再对该钻井工具的结构组成和导向原理进行分析,得到了其导向控制方法是通过控制全旋转指向式导向钻井工具的双偏心环和旋转外套的角位移关系,调节其工具角和工具面角,实现导向钻井。最后利用SolidWorks和ADAMS软件对钻井工具虚拟样机进行三维实体建模及运动仿真,仿真结果表明该钻井工具可以实现工具面角(0~360)°和工具角(0~5)°的无级调节,验证了所设计的全旋转指向式导向钻井工具结构和导向原理的可行性,为原理样机的加工奠定了基础。

柔性钻具水力导向射流喷嘴流场分析

现有柔性钻具钻井技术和水力喷射径向钻井技术在控制钻进方向上存在困难或有局限性。为实现钻井导向可控,设计了一种能够水力导向的高压射流喷嘴结构。建立导向喷嘴流体数值模型,利用数值模拟的方法进行流场分析,研究喷嘴倾角、喷嘴直径、喷嘴开启个数等参数对导向力、射流速度的定量关系,给出了导向力方向确定方法。结果表明:随着关闭喷嘴个数的增加,喷嘴导向力呈指数逐渐增大;轴向倾角越大,喷嘴导向力和最大喷射速度越大;喷嘴内径减小时,导向力和喷射速度都显著增大。通过数值模拟验证了射流喷嘴水力导向的可行性,分析结果和导向力的拟合公式对水力导向喷嘴钻进方向的研究具有指导意义。

CT引导钻孔穿刺抽吸引流术治疗老年小脑出血患者的临床研究

目的探讨CT引导钻孔血肿穿刺抽吸引流术治疗75岁以上小脑出血患者的疗效。方法回顾性分析2016年1月至2022年12月开封市中心医院收治的75岁以上小脑出血患者89例,根据患者意愿采用不同手术方式并分为穿刺组42例(采用CT引导钻孔血肿穿刺抽吸引流治疗)和开颅组47例(采用开颅手术治疗)。比较2组患者格拉斯哥昏迷评分(GCS)、术前出血量、ICU住院时间、术后并发症、病死率及术后3个月存活患者改良的Rankin量表(mRS)评分。结果2组患者年龄、男性、GCS、术前出血量、术后24 h再出血发生率、术后3个月病死率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。穿刺组ICU住院时间、术后颅内感染发生率低于开颅组[(7.10±1.43)d vs(8.87±1.39)d,P=0.000;4.76%vs 19.15%,P=0.040]。术后随访3个月,穿刺组存活患者(39例)mRS评分良好率高于开颅组存活患者(42例),mRS评分低于开颅组存活患者(P<0.05)。结论CT引导钻孔穿刺抽吸引流术治疗75岁以上小脑出血患者能降低手术感染率,改善预后,是有效的治疗方法。

计算机辅助设计3D打印经皮导板在股骨头坏死钻孔减压术中的可行性

目的探讨计算机辅助设计3D打印经皮导板在股骨头坏死钻孔减压术中的可行性及预后优势。方法选择2017年1月至2021年12月收治的80例股骨头坏死患者为研究对象,依据入院编号的奇偶性将其分为对照组(奇数)和观察组(偶数),各40例。对照组实施常规股骨头坏死钻孔减压术,观察组实施计算机辅助设计3D打印经皮导板的股骨头坏死钻孔减压术。比较两组的治疗效果。结果观察组的手术时长、住院时间短于对照组,透视次数、术中失血量、导针调整次数少于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。术后1、3、6个月,观察组的Harris评分、骨密度高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。术后2周,观察组的白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、C反应蛋白(CRP)水平低于对照组,白细胞介素-10(IL-10)水平高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。术后3个月,观察组的患肢内收、外展活动度大于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论计算机辅助设计3D打印经皮导板在股骨头坏死钻孔减压术中的效果明显,可降低手术损伤,促进患者术后关节功能恢复,具有重要的临床应用价值。

深孔钻导向条与孔壁挤压作用对钻孔偏斜的影响分析

深孔加工应用领域广泛,作为评定深孔加工的重要指标,钻孔偏斜量的优劣直接决定深孔件加工质量。为了研究深孔加工过程中深孔刀具系统对孔轴线偏斜量的影响,综合考虑中弱刚度钻杆弯曲效应和导向条对孔壁接触挤压作用,基于直梁弯曲位移理论和弹塑性力学的曲面赫兹接触理论,建立导向副接触模型。通过导向副接触模型分析钻削深度对导向副接触区域的影响,试验证明,建立的理论模型所得结果与钻削试验结果基本一致。

反扭矩定向系统研制及试验

现有旋转滑动钻井工具无法同时实现隔离上部钻具旋转和钻头破岩产生的反扭矩,且工具面角不可控。基于此,设计了分时动态隔离上部钻具旋转和承载下部钻具扭矩的反扭矩定向钻井系统;研制了反扭矩定向系统样机;利用该样机开展了实钻测试,实钻总进尺57 m,工具面角控制精度小于±5°、造斜率达23.0°/100 m,平均机械钻速约为6.5 m/h(泥岩)。研究表明:研制的反扭矩定向系统可同时隔离上部钻具旋转和下部钻具扭矩;能精确控制工具面角,实现了下部钻具自动精确导向钻井的功能,验证了反扭矩定向系统结构设计理论的正确性。相关成果有望解决滑动钻进钻柱“托压”和井眼轨迹控制难题,提高弯螺杆滑动导向钻井时效。

非开挖水平定向钻拉管施工技术的应用

非开挖水平定向钻拉管施工技术相较于开槽埋管主要优势在于穿越障碍物,且施工周期更短,随着信息化时代发展,该项技术愈演愈烈。主要针对拉管施工中各工序以及要点作了分析总结,就导向轨迹作了重点分析并推导了“斜直线-曲线-直线-曲线-斜直线”钻孔轨迹入土点距障碍物的长度以及入土角角度的关系,为施工现场提供了丰富的参考资源。

基于ANSYS的打钻一体机导轨模态分析

道路打钻一体机的工作装置导轨在工作过程中易发生冲击振动,可能会导致导轨疲劳失效等问题,因此研究道路打钻一体机导轨装置的结构、固有频率和模态振型非常重要。使用SolidWorks建立了导轨的三维模型,运用ANSYS Workbench对导轨在动力头和液压锤的工作条件下进行模态分析,计算得出导轨的前8阶固有频率和模态振型云图。仿真结果表明:导轨的结构能够有效预防在行驶过程中以及动力头、液压锤工作中产生共振。该研究结果为后续导轨的多阶模态分析及结构优化提供了理论支持和实用参考。

3种数字化技术在前牙美学区种植中的精度分析

目的:比较全程动态导航、全程静态导板与先锋钻导板在前牙美学区种植中的精度。方法:纳入前牙美学区单颗牙种植修复的患者45例,随机分为3组(n=15)。A组采用易植美全程动态导航下进行种植手术,对B组和C组患者3D打印制作牙支持式种植导板,B组应用ASTRA EV全程静态导板辅助外科植入植体,C组制作先锋钻导板,半程导板辅助植入,测量术前设计和术后结果之间的偏差。术前、术后拍摄CBCT,导航组将数据直接导入自带软件,导板组导入3shape软件进行三维重建,与术前设计进行配准拟合,测量分析各个位点的偏差。数据采用SPSS 25.0软件分析。数据为定量资料,S-W检验显著性;数据方差齐性,采用±s进行描述性分析,3组间结果两两比较采用单因素方差分析(ANOVA)。结果:数据均呈正态分布,A组种植体顶部中心点距离偏差为(0.571±0.196)mm、水平向偏差为(0.405±0.222)mm、种植体底部中心点距离偏差为(0.449±0.267)mm、垂直向偏差为(0.312±0.223)mm、两中心点连线角度偏差为2.257°±0.989°;B组5项数据分别为(0.520±0.242)mm、(0.219±0.201)mm、(0.643±0.284)mm、(0.464±0.292)mm、1.272°±0.951°;C组5项数据分别为(1.179±0.365)mm、(0.667±0.276)mm、(1.518±0.566)mm、(0.967±0.444)mm、2.568°±0.632°。A组和B组5项偏差均显著小于C组(P<0.05);B组在两中心连线角度的偏差显著小于A组(P<0.05),其他4项偏差A组和B组无显著性差异(P>0.05);结论:全程动态导航、全程静态导板的精度显著高于先锋钻导板,全程动态与全程静态导板导航的精度无显著差异。

抗高温保温筒相变材料仿真特性研究

随着以“慧磁”钻井中靶导向系统为代表的主动磁测技术的不断提升和应用范围的不断扩展,未来将更多应用在地热开发井、深部矿产资源勘探井等高温井中,高温会成为限制仪器在上述领域应用的“瓶颈”问题。为进一步提升“慧磁”系统的耐温性能,提出采用被动热管理方式,通过使用有限元方法对保温筒相变储热特性进行仿真计算,探究了吸热体最佳耦合长度并横向对比控温能力最佳的相变材料,分析了保温筒内部轴向温度和吸热体相态随时间变化情况。结果表明,上吸热体长度400 mm和下吸热体长度250 mm为最佳耦合长度,保温筒在150℃下工作6 h后,上吸热体相变潜热利用率96.7%,下吸热体相变潜热利用率70.5%,电路板最低温度63.48℃,低熔石蜡控温效果最佳。

基于复杂地质建模的地震导向钻井技术及应用

强构造变形区增加了井眼轨迹设计和施工的难度,容易导致预测深度与实际深度相差甚远,同时,现有的地震导向钻井技术尚未成熟。针对上述问题,提出了基于三维地质建模的地震导向钻井方法及流程,高效准确地完成钻前地质评价、井轨迹设计和钻井实时校正。流程主要分为3个阶段:1)复杂地质建模,经过设置模型初始参数、断面建模和层面建模,得到精细三维构造模型,在此基础上生成储层敏感属性模型。2)三维井轨迹设计,根据属性模型反映的构造、储层和油气藏特征,并结合钻井工程需求,在三维属性模型设计并拾取井轨迹。3)创建“标志层倒三角逐层逼近法”进行速度-深度交互校正,利用施工井新钻遇的标志层深度校正速度体,使深度域三维模型逐渐接近真实地下模型,入靶点预测深度不断接近真实深度,及时指导钻进方向并规避风险。流程在实际应用中取得良好成效,预测深度误差率小于0.2%,工作效率提高5倍。

水平冻结中导向板钻具组合造斜能力的影响因素研究

目前水平冻结孔定向钻进中,导向板钻具组合的使用存在造斜理论不明的问题。基于材料力学理论,以钻头转角形变量为造斜评价指标,结合冻结法特点建立钻具造斜力学模型,并讨论参数的影响,同时结合实测数据验证该模型的可行性。结果表明:(1)导向板钻具组合钻头转角与岩土层物理力学参数、钻具抗弯刚度、导向板钻头的结构参数(如导向角,钻具长度,导向板斜面面积)、钻具面向角相关;(2)全角变化率在钻具面向角接近0°时最小,接近䥺SymbolqB@180°时最大,其余钻头转角变化均在此范围内,并随着导向角的增大而增大;(3)随着岩土层强度提高,相同导向角对应的全角变化率更大,导向板钻具组合的造斜能力更强。

改良3D打印导板辅助颈椎椎弓根螺钉置钉的准确性研究

目的:探讨改良3D打印导板辅助颈椎椎弓根螺钉置钉的准确性。方法:回顾性分析2016年1月~2023年1月在我院行颈椎后路椎弓根螺钉内固定手术的60例患者的临床资料,其中男30例,女30例,年龄58.7±13.8岁(17~84岁);根据颈椎后路手术是否使用导板辅助置钉分为导板组及徒手置钉组。导板组(30例)采用改良3D打印导板辅助颈椎椎弓根置钉,徒手置钉组(30例)采用角度尺辅助颈椎弓根置钉,两组患者年龄、性别、术前诊断无统计学差异(P>0.05)。所有患者术后1周行颈椎CT扫描,按照Kaneyama标准判断椎弓根置钉准确性:0级,螺钉完全处于椎弓根中,没有穿破骨皮质;1级,螺钉穿破皮质<螺钉直径的50%;2级,螺钉穿破皮质≥螺钉直径的50%但没完全穿出;3级,完全穿出骨皮质。记录椎弓根置钉准确率(0级+1级螺钉占比)及因螺钉误置导致的血管神经损伤、切口感染、脑脊液漏、螺钉松动断裂等并发症。结果:导板组共置入椎弓根螺钉152枚,其中0级74枚,1级68枚,2级10枚,3级0枚,置钉准确率93.4%;徒手置钉组共置入椎弓根螺钉136枚,其中0级53枚,1级61枚,2级18枚,3级4枚,置钉准确率83.8%,导板组置钉准确率高于徒手置钉组(P<0.05)。所有患者均未出现因椎弓根螺钉误置导致的血管神经损伤、切口感染及脑脊液漏等相关并发症。所有患者随访5~29个月(14.2±7.7个月),无内固定松动、断裂等并发症。结论:改良3D打印导板辅助颈椎椎弓根置钉可提高置钉精准度。

一种新型复合桩(预灌混凝土)方案的技术经济研究——基于某桩基工程技术演变过程

桩基的施工特别是在有砂层的地基中成桩往往存在困难,首先是预制桩在穿透砂层时碰到困难,需要引孔才能解决此问题;但引孔却产生另一个次生问题即塌孔,尤其是在砂层比较厚的情况下,引孔所期望的目标很难实现。本文研究从打桩失败、引孔、护壁、塌孔及最后采用一种新型复合桩(预灌混凝土)的演变过程,有效解决了桩基承载力与达到有效桩长的问题。新型复合桩作为一项新技术,其抗压承载机理与常规采用的预应力管桩不同,为此开展相应的研究。通过现场试验和数值模拟试验,探索得出新型复合管桩的荷载传递规律与结果:新型复合桩有效防范塌孔现象的产生、承载力的提升值可达57.56%(超载推算值提高约100%)、节约成本约23.33%、沉降值只有PHC管桩的56.63%;新型复合桩是端承式摩擦桩,其受力机理中桩端阻力约占12%。案例的经验与理论可推广或借鉴用于其他类似工程问题的解决。

高炉液压凿岩机安装方法研究

液压凿岩机是高炉开铁口机的核心部件,安装质量直接影响到其工作效率、应用成本和效益创造。其配合尺寸和形位公差要求非常严格,而且现场位置空间狭窄,大型吊装设备无法靠近。针对上述存在问题,钻杆卡具的安装利用自制非标准成型工具,确保钻杆连接孔轴线与基准轴线同轴度公差为Φ0.01 mm;增设凿岩机链条导轮装置,避免跳齿、脱链、甩掉现象,减少故障和磨损,延长凿岩机链条使用寿命;发明一种液压凿岩机专用维修工具,避免直接装夹花键的工作面,确保安装质量,提高功效5倍以上。

市政管网导向钻孔牵引穿管施工工艺

在城市建设管网时的情况比较复杂,受到周围各项设施的影响,给管网施工造成了很大制约。实践表明,利用导向钻孔牵引穿管施工工艺可以达到理想的效果,此项工艺基本不会对现有建筑及设施造成不良影响,同时能显著压缩施工周期,保障施工质量。首先对工程案例进行简要介绍,分析了导向钻孔牵引穿管施工的主要流程。然后从前期调研和导向钻孔轨迹设计、导向钻孔过程、牵引穿管过程等层面对此施工工艺涉及的关键技术进行研究。有效积累了相关的实践经验,对于推广此项技术的进一步应用,具有一定的理论和实践意义。

三段式防斜导正变径钻头在硬质陡岩旋挖钻孔中的应用

江西某桩基工程使用自主创新研发的三段式防斜导正变径钻头后,有效地解决了岩溶地区硬质陡岩中偏(歪)孔、施工效率低的问题,提高了桩的施工质量,降低了施工成本。文中介绍了三段式防斜导正变径钻头结构关系,说明了三段式防斜导正变径钻头在岩溶地区硬质陡岩旋挖成孔施工工艺及关键控制点,对在硬质陡岩中钻孔灌注桩工程施工具有一定的参考意义。

川西新场构造带须二段致密气藏定向井优快钻井关键技术

川西新场构造带须家河组二段致密砂岩储层受限于钻井成本与开发收益的不匹配,长期未能形成规模化商业开发。本文根据工区地质特征,通过以必封点、井眼尺寸和井眼轨道优化为核心进行井身结构设计优化,以旋锤钻具、低成本旋转导向工具、预弯曲钻具组合钻井、基于最小机械比能的实时钻井参数优化为核心进行系列提速关键工艺研究,形成了川西新场构造带须二段致密气藏定向井优快钻井关键技术。该技术在区块全面应用,最短钻井周期由231.1 d缩短到95.7 d,取得了良好的运用效果,实现了区块的效益开发。