深水钻机多参数监测系统的集成化网络化设计

钻井参数是油气钻井工程监测钻进过程、进行科学分析和科学决策的重要依据。为开发深水钻机多参数监测系统,实现多钻井参数的动态采集、分析、存储和归档,采用模块化设计,应用区块化的数据采集单元,提高了采集的灵活性和实用性。应用Visual C++实现了软件程序和数据库等的开发,实现了各个分散系统的高度集成,打破了传统监测系统重复配置、各个子系统各自独立等现状,为整套深水钻机提供了一套完备的监测系统。

煤矿井下数字化钻进技术发展现状与趋势

在分析现有煤矿井下钻进工艺装备的基础上,从随钻测量、状态监测和钻机控制3个方面综述了井下数字化钻进关键技术的国内研究现状。探讨了煤矿井下数字化钻进技术的发展方向,提出了精确导向钻进、钻机自动控制、远程故障诊断、钻场智能管理等未来研究的重点,以及相应的实现方法与关键技术。最后指出,我国煤矿井下钻进技术与装备发展方向。

钻参仪参数检测原理及传感器选型安装

深部和外围找矿工作的不断发展,需要研制出新型深孔钻机及其配套的钻探参数监测系统。全液压动力头岩心钻机将是未来深部钻探的主力钻机,CUG-2钻参仪是中国地质大学研制的与2000 m全液压动力头岩心钻机配套的钻探参数监测系统。介绍了CUG-2钻参仪的设计特点和检测参数,重点介绍了与常规转盘式、立轴式钻机不同的参数检测原理及其传感器选型安装,包括孔深、钻速、扭矩、功率和出口流量等。

煤矿井下钻孔深度检测技术研究

针对煤矿井下钻孔施工质量检验中钻孔深度检测的问题,结合钻孔施工工艺和使用钻杆结构的不同,论述了煤矿井下钻孔深度快速检测与验证的最新技术成果,包括:利用声波和低压脉冲反射检测钻孔中钻杆柱长度的方式确定钻孔深度,以及钻机上装载多路传感器实时监测钻机参数的方式计算钻孔深度,指出利用2种检测方式实现孔深快速检测与验证的基本原理、适应工况、影响因素、优缺点等,并提出将2种检测方式结合起来应用,可以更加可靠和准确地实现钻孔深度检测的目的。

5000m新型能源勘探智能钻探装备与技术研究

结合我国地下新型能源勘探工作的重大需求,开展了“5000 m新型能源勘探智能钻探装备与技术”的研究,取得了5000 m多功能交流变频电动钻机、多参数孔底自动监测装置、高温环保泥浆及泥浆性能自动测量装置、取心和无心钻进不提钻互换钻具等系列成果,填补了国内空白,推动了新型能源深部钻探技术向智能化方向发展。

煤矿井下定向钻机钻进参数监测系统研制

针对煤矿坑道用全液压定向钻机无法直接实现参数监测、实时存储和集中显示的问题,为满足煤矿井下定向钻进过程精确控制和钻进参数优化需求,基于通用性、稳定性和可拓展性的开发原则,研制了一款基于PLC为主控制核心的煤矿井下定向钻机钻进参数监测系统,具备多种钻进参数实时监测、数据自动存储、远程数据传输、参数图形化显示、工况识别与故障报警等功能。系统进行了工作性能室内对比测试,并在神华神东煤炭集团保德煤矿结合大功率定向钻机开展了现场试验,试验结果表明:该参数监测系统安装快捷,运行稳定,能准确监测钻机运行过程中的各种钻进参数,测量误差小于1.25%,并实时储存于后台数据库,对钻进过程和钻机运行的异常情况能即时报警,可有效提高钻孔施工质量,预防孔内事故发生,对煤矿井下定向钻进工艺参数优化和钻进理论研究具有重要作用,并为煤矿井下定向钻进装备的机械化、自动化和智能化发展提供了技术保障。

松软煤层坑道钻机钻进参数测量系统设计

针对松软煤层坑道钻机施工需要,设计了一种钻进参数测量系统。系统的硬件以车用可编程逻辑控制器(PLC)为控制核心,以控制器局域网(CAN)总线为通信网络,针对煤矿使用要求重点对电路进行设计。采集器底层软件设计利用CoDeSys开发工具,上位机软件界面则基于LabVIEW。实际应用结果表明:该测量系统能准确获取松软煤层坑道钻机施工所需的钻进参数,具有实时性强、准确性和可靠性高,人机交互友好等优点。

煤矿坑道定向钻机钻进参数监测系统设计

针对全液压坑道定向钻机在钻进施工中参数实时显示和集中存储等方面存在的不足,设计了煤矿坑道定向钻机钻进参数监测系统。该系统采用分布式设计,通过CAN总线实现数据的传输和通信,能实时显示钻进速度、钻进/起拔压力、转速、转矩、水泵流量和压力等钻探施工参数,并通过防爆计算机进行数据传输和集中存储,便于钻探参数的分析和调整,结合压力传感器、流量传感器等可实现定向钻进施工的精确测量与控制。现场应用结果表明,该系统可配套多种定向钻机使用,能实时、准确地监测并显示定向钻机运行的各种钻进参数。该系统的设计为后续实现煤矿坑道定向钻机的"机-电-液"一体化控制和故障诊断奠定了基础。

基于嵌入式技术的全液压钻机参数监测软件设计

为降低矿用钻机监测诊断系统开发成本,实现监测诊断系统的通用性和可移植性,简化操作流程,面向国内主流全液压钻机设计了一款嵌入式参数监测软件。软件以STM32F407微处理器为运行环境,利用C语言在Visual Studio 2013环境下开发完成。在emWin Simulation上完成GUI仿真测试后,将该软件安置在ZDY4000LR钻机上,并进行了软件功能验证实验。实验表明:该软件运行稳定可靠,可实时监测钻机参数;并具有数据存取功能;软件配置灵活,移植方便,成本可控;适用于不同型号、不同监测需求的全液压钻机。

煤层气车载钻机电控系统设计

针对传统机械仪表及液控方式不能满足煤层气车载钻机安全、精准、高效的施工需求问题,设计了一种煤层气车载钻机电控系统。该系统由传感器、副控台、控制箱、主控台组成:副控台采集柴油机参数并实现柴油机启停、油门调节和油门切换等控制功能;控制箱通过驱动液压系统电磁阀进行逻辑控制;主控台用于司钻人员观察钻进参数和操作钻进作业。现场应用结果表明,该系统可实时、准确地监测并显示柴油机和钻机钻进参数,实现柴油机运行及钻机钻进逻辑控制,为辅助钻进施工及提升钻进质量提供了保障。

ZZJ127(A)煤矿定向钻机参数监测系统

研制了基于通用型PLC控制器为核心的ZZJ127(A)煤矿定向钻机参数监测系统。结合所配套定向钻机功能复杂、布局紧凑和安装空间受限的实际问题,重点介绍了参数监测系统的关键元件选型设计、防爆结构设计、系统硬件设计、系统软件设计等关键技术。通过性能测试表明,该参数监测系统性能稳定,能准确监测钻机运行的各种钻进参数,各项指标达到设计要求。

数字信息采集及传输系统在HXY-1600智能拖车钻机的应用

为了提高钻探工作效率,作者将计算机、电子、通讯三大技术和钻探相结合,探讨信息采集及传输系统在HXY-1600智能拖车钻机上的应用,实现钻进参数采集以及机长可通过视频传输远程监控钻探现场。

基于PLC和LabVIEW的矿用钻机钻进参数监测系统设计

为实时监测液压钻机钻进过程参数,实现钻机钻进过程中工况监测,设计了一种以PLC为控制核心的矿用钻机钻进参数监测系统。钻进参数监测系统具有钻进参数的自动显示、采集、记录、处理和工况识别等功能,详细介绍了硬件传感器选型及原理、防爆设计和基于LabVIEW开发的软件设计等关键技术。通过在钻机性能测试平台上进行室内性能测试对比实验,及搭建相似实验平台开展井上模拟实验,并对监测的数据进行分析,实验结果表明:在性能测试对比实验中,扭矩的测量误差约为0.069%,转速的测量误差为0.014 75%,钻压的测量误差为0.063 8%,钻进参数监测系统测量误差均低于0.12%,验证钻机钻进参数监测系统的准确性与可靠性;在井上模拟试验中,当钻头遇到硬度大的岩石层时,钻头旋转破碎的阻力增大,随之扭矩与钻压值变大,钻速与转速值减小,当钻头遇到硬度小的松软煤层时,钻头旋转破碎的阻力减小,扭矩与钻压值减小,钻速与转速值增大。该系统的设计为煤矿井下钻进装备自动化及智能化发展打下基础。

坑道钻机参数测量系统及其在煤矿中的应用

针对现有钻机显示仪表位置分散、种类有限、无法存储的特点,应用坑道钻机参数测量系统能较好的完成煤层钻孔。介绍了坑道钻机参数测量系统的特点,并以淮北矿业集团祁南煤矿中的工业性试验为例,阐述了该系统的钻参仪和轨迹仪的应用情况。应用结果表明,系统在发现钻孔异常时能实时进行报警,并通过钻参仪软件的钻进参数来判断是否属于卡埋钻事故,可预防孔内事故,通过对轨迹仪的二维或三维图可了解钻孔的偏差,两者结合可指导后期钻孔施工,提高煤层瓦斯抽放效果。

矿用全液压钻机虚拟仪表技术

为了及时、准确、全面地获取矿用全液压钻机在工作过程中的各项参数,保证井下钻孔施工安全有效,提高井下钻孔施工效率,针对煤矿井下全液压钻机,开展了虚拟仪表技术研究,并研制了一套虚拟仪表系统;套虚拟仪表系统可监测钻机多项参数,以软件表盘、数字、柱状图等形式在LCD液晶屏上显示,对钻机关键部件提供故障预警功能。