基于冲击回转钻进的岩石强度随钻识别研究

在隧道掘进施工过程中,数字化钻孔过程监测(drillingprocessmonitoring,简称DPM)系统能够实时快速地获取岩石强度参数,及时指导现场开挖和支护作业。为实时获取隧道开挖掌子面前方的围岩强度,基于搭载于气动冲击回转钻机上的数字化DPM系统地开展现场原位数字钻进试验。通过对钻孔全过程的推进压力、回转压力、冲击压力以及钻杆位移等钻进参数进行实时监测、记录和分析,得到了不同钻孔过程的钻进参数特征,据此对各钻孔过程进行识别,并采用DPM时间序列分析方法分离出纯钻进过程钻进参数,结果表明:纯钻进过程的钻进深度随钻进时间呈分段线性变化;钻机工作压力随钻进时间的变化相对恒定,其对不同钻速段的钻速变化影响有限;同时,钻进速度随岩石强度增加而减小,并建立了岩石强度关于钻进速度的指数关系模型,用以指导工程实践。

煤矿井下硬岩气动冲击回转钻进效率研究

为提高煤矿井下穿层孔钻遇硬岩的钻进效率,采用中风压气动冲击回转钻进方法,运用Workbench/LS-DYNA仿真软件分析不同气体压力和不同钻机转速对机械钻速的影响关系,并在淮南某矿进行现场试验。仿真分析及现场试验结果表明:气体压力是有效提高机械钻速的最主要因素,机械钻速随着气体压力的增大而增大,钻机转速在40r/min时对机械钻速的影响最大;所得气体压力值为1MPa,钻机转速为40r/min时是最佳钻进参数组合,且黏滑振动现象得到较大改善;9组现场试验平均机械钻速为18.6m/h,是采用该技术方案前8.48m/h的2.2倍。研究结果为实际工程中改善硬岩钻进效率提供了重要参考。

绳索取心冲击回转钻具组合设计及应用试验

绳索取心冲击回转钻具是将绳索取心和冲击回转两种钻进工艺的优势进行叠加设计出的新钻具,该钻具对提高钻探生产效率和施工质量有显著的效果。通过设计及应用试验,发现了内管总成的"漂浮现象"及原钻具内管总成的"减振效应"对两种工艺组合应用影响的关键技术难题,并采取了有效的解决方法,为今后该技术的发展提供了参考。

新型电动冲击回转钻具的研究

冲击回转钻进是一种高效、优质的钻探工艺,冲击器的好坏直接决定着冲击回转钻进的效果。在分析传统液动、风动冲击器使用过程中存在的不足的基础上,介绍了一种新型电动冲击器的设计思路、结构、工作原理及其技术优点。该新型电动冲击器用可充电电池组供电,通过开、关地表钻井泵来调节冲击器的冲击频率和冲击功。研究表明,该电动冲击器设计方案科学合理,技术优点显著,应用前景广泛。

CVD金刚石强化孕镶金刚石钻头的冲击回转钻进试验研究

孕镶金刚石钻头的性能对地质勘探钻进的效率和成本有很大的影响。为了提高钻头的性能,本文设计、制造了一种用CVD金刚石条作为硬支点材料的新型孕镶金刚石钻头。设计了CVD金刚石条的尺寸、数量及在钻头胎体上的排列方式。根据被钻岩样的可钻性及研磨性,设计了钻头胎体硬度、金刚石粒度、浓度及钻头结构。采用中频感应热压法制造了59 mm硬支点孕镶金刚石钻头,并进行了冲击回转钻进试验。试验结果表明:与软支点孕镶金刚石钻头相比,在冲击回转钻进试验中,硬支点钻头的钻进效率、抗冲击性能均优于软支点钻头;与纯回转钻进试验相比,钻头的平均时效更高,达2.84 m/h,且钻进性能更加稳定。

孔底电动冲击回转钻具的研制

为克服传统液动、气动冲击器的缺陷,依据直线电机原理,研制了孔底电动冲击回转钻具。该钻具包括孔底电动冲击器、电机驱动器、动力电池3部分。电机驱动器负责接受地表指令并控制孔底电动冲击器的冲击频率和冲击功,从而实现在不提钻的情况下适应不同地层对冲击功和冲击频率的要求。实验表明,该钻具效率高,性能可靠,调节方便。

地热井射流式冲击器冲击回转钻进的分流试验研究

液动冲击器冲击回转钻进技术应用于地热井钻进中,可以数倍提高钻进速度。但由于钻进工艺要求,钻进中泵量高,钻压大,泥浆固相含量高,对冲击器工作影响很大。研究分流对冲击器的影响,采用分流技术,改善流量过大对冲击器的负面影响,提高冲击器工作稳定性,提高钻进效率,推动液动锤冲击回转技术在地热井钻进中的应用。

地质钻探液动冲击回转钻进技术再(新)认识

针对地质钻探液动冲击回转钻进适用条件、钻探设备配置要求、冲洗液与现场维护、相关新产品研发等方面提出了一些认识和建议。文章认为,当前地质钻探装备条件的改善,冲洗液性能、质量和固相控制(净化)工作的强化,有利地支撑了液动冲击回转钻进技术的推广应用,小直径金刚石绳索取心液动冲击回转钻进已经成为应用最为广泛的液动冲击回转钻进工艺。对原地质矿产标准《液动冲击回转钻探技术规程》(DZ/T 0053—93)进行修订,是推动目前我国液动冲击回转钻进技术发展的举措之一。今后,还应加强新型高能液动潜孔锤研发和示范应用,研究优化大直径、全面钻进工艺。

冲击回转在复杂条件下钻进若干问题分析及处理措施

气动冲击回转钻进主要应用于难用或忌用液体作为循环介质的地区。而“引松入长”工程中的爆破孔施工是在水量极丰富、气温极低、地层极复杂条件下进行，本文对其出现的问题进行了分析。

螺旋冲击回转钻进技术及其在边坡治理中的应用

以施工实践为基础,结合理论分析,提出了一种在岩土锚固工程施工中广泛应用的新型钻探工艺技术———螺旋冲击回转钻进技术。在总结其优点的基础上提出了尚待解决的工艺难题。

冲击回转钻进中的静压力

本文阐述了冲击回转钻进的岩石破碎过程，分析了静压力的作用，提出了如何确定合理静压力的方法。

冲击回转机载型锚杆钻机液压系统设计与AMESim建模仿真分析

设计冲击回转机载型锚杆钻机液压系统,分析其工作原理,采用AMESim软件对该系统进行建模仿真,根据仿真曲线分析锚杆钻机在冲击回转钻进时,推进系统推进力及液压缸工作油压对液压冲击器活塞行程、冲击能、冲击频率和冲击器功率的影响。仿真结果验证了液压系统设计的合理性和可行性,为冲击回转机载型锚杆钻机液压系统设计提供了理论基础。

发展中的冲击回转钻进技术

冲击回转钻进技术应用日趋广泛，冲击器的理论研究不断深入，规格类型发展迅速，与多种钻孔工艺方法相结合更加速了该项技术的发展，赋予该技术新的生命力。

冲击回转挤密钻头及钻进方法的研究

在高层建筑和地下工程的地基加固而进行的土层锚杆施工中，采取圆锥形冲击回转挤密钻头与气动潜孔锤结合，形成了冲击回转挤密成孔的钻进方法。通过在回填土、淤泥质亚粘土、亚粘土和粘土地层中采用该方法获得不同钻进速度的比较，对影响钻进速度的因素、圆锥形冲击回转挤密钻头在钻进过程中同钻头前方土层的相互作用及土层性质变化进行分析，指出圆锥形冲击回转挤密钻头的缺点及适用条件。

冲击回转碎岩机理探讨

地下岩体中,天然地存在有许多微观裂纹与节理。在冲击回转的联合作用下,冲击使近钻头的岩石发生裂纹断裂、破碎,形成破碎小坑;使远离钻头的岩石中的微观裂纹扩展、连通、甚至断裂。在离钻头更远区域,使岩石产生新的微观裂纹。回转使冲击产生的破碎小坑沿圆周方向扩大,并使钻头上的金刚石颗粒换位。在回转冲击的联合作用下,岩石中的裂纹不断产生、扩展、断裂,从而达到高速碎岩的目的。

绳索取心冲击回转钻具在煤田硬岩地层钻进中的应用

对比同一煤矿区的硬岩层钻进效果可以看出,绳索取心冲击回转钻具的时效是普通绳索取心钻具的1.8倍,有效地解决了金刚石钻头"打滑"的问题。

冲击回转钻进中压力表的重要作用

在应用冲击回转钻进方法过程中 ,一些施工单位往往无视压力表的存在 ,而这种疏忽造成的损失却往往相当惨重 ,有时甚至会从根本上否定冲击回转方法的可行性、高效性。从科研、施工等方面结合一些极为复杂条件下冲击回转钻进实例 ,列出一些与压力表异常值相关典型事故及原因 ,来阐明压力表在冲击回转钻进中的重要作用。

冲击回转碎岩机理研究

地下岩体中,天然地存在有许多微观裂纹与节理。在钻头的冲击回转合作用中,冲击使近钻头的岩石发生裂纹断裂、破碎,形成破碎小坑;使远离钻头的岩石中的微观裂纹扩展、连通、甚至断裂;在离钻头更远区域,使岩石产生新的微观裂纹。回转使冲击产生的破碎小坑沿圆周方向扩大;并使钻头上的金刚石颗粒换位。在回转冲击的联合作用下,岩石中的裂纹不断产生、扩展、断裂,从而达到高速碎岩的目的。本文简单回顾了冲击破碎岩石理论的发展,并着重从与冲击回转钻井技术密切相关的角度从数量关系上介绍了裂纹的萌生和扩展。更分别介绍了冲击作用和回转作用分别对岩石中裂纹的萌生与扩展的影响。

液动冲击回转钻头的合理使用

在分析液动冲击回转钻头工作条件的前提下,提出了正确使用合金钻头和金刚石钻头的方法:合金钻头底出刃高差应不大于0.1mm,内外径公差不超过土0·1mm,钻头修磨时应使切削具刃角和前角保持不变;天然表镶金刚石钻头应先用回转钻进方法钻几个回次,然后用于冲击回转钻进;天然或人造金刚石孕镶钻头则适宜于冲击回转和回转两种钻进方法交替使用。

冲击回转钻进的碎岩特点和效果

前言一九八○年以来,液动冲击回转钻进在我国发展迅速,有500多个机台使用,至一九八五年止钻进总进尺达45万米,直接经济效益达500多万元。近年来,在我国又发展了绳索取心冲击回转钻进,把绳索取心钻进和冲击回转钻进的优点综合起来,成为当今一种先进的钻进方法。它即能提高纯钻时间,又能提高碎岩效率、回次进尺和予防孔斜。为了正确使用该先进方法,以获得显著的经济效益,本文着重介绍冲击回转钻进的碎岩特点。