钻进控制模拟系统及控制算法的设计与试验

为了深入研究钻进控制机理,建立由计算机、信号检测与处理模块、钻机主体、动力站和比例电磁阀等主要构件组成的钻进控制模拟系统.利用传感器、信号处理电路、PCI接口板和数据分析软件等,解决了钻进参数实时检测、采集和数据处理等技术难题.在此基础上,尝试采用改进的PID和Fuzzy-PID算法对给进力、转速和钻速等进行闭环控制.试验结果表明,钻进控制模拟系统动态响应快,控制精度高,抗干扰能力强,最大控制误差约为10%,系统具有良好的监测和控制钻进参数与钻进过程的能力.

定向钻进控制预测技术

定向钻井技术在矿产勘探及开发、煤层气开发中正发挥重大作用。准确预测定向钻井井底井斜和方位角,可降低定向钻井成本,减少定向钻进失误。目前使用的计算方法不利于现场快速准确预测井底轨迹。本文通过对井斜、方位与造斜工具角、造斜井长和造斜率的数据处理技术,建立了井底井斜和方位增量预测模型,与通用定向井公式比,精度高,且可在井场快速预测出定向钻井井底轨迹参数。经土耳其46对对接井实际证明,大大地提高井底预测速度和防止定向钻进失误率,对指导定向钻井现场快速预测具有指导意义。

孕镶金刚石钻头钻进控制新方法的研究

在分析了目前常用钻进控制方法的基础上提出了钻进中应采用控每转进尺的钻进控制方式，并对部分孕镶金刚石大钻头和微钻头进行了室内钻进试验，由每转进尺ｈ和单位钻压每转进尺ｈ／ｐ得出不同岩石中不同钻头的合理每转进尺范围。

一种基于可钻性在线辨识的月面钻进控制方法研究

钻取采样作为一种获取深层月壤的有效方式被应用于地外天体采样任务。不同于地面钻探,无人月面钻取采样面临诸多技术难点,例如遥操作信号延迟、探测器传感资源有限、缺乏采样点地质信息以及月壤力学特性复杂等。为保证采样任务高效可靠地执行,采样装置需充分利用有限的探测器硬件资源,依据钻进工况实时调整钻进工艺参数,对未知的钻进环境具有适应能力。提出一种基于可钻性在线辨识的月面钻进控制方法。利用可钻性指标综合评价当前对象的钻进难易程度,采用模式识别方法辨识钻进对象的可钻性等级并实时匹配最优的钻进工艺参数,从而实现钻进过程的智能控制。为验证所提出控制方法的有效性,开展了模拟月壤月岩交替布置的钻进试验研究。试验结果表明:该方法能够有效控制钻进负载。

坑道钻机钻进控制回路集成式设计

依据煤矿井下坑道钻机的实际钻进工况需求,基于集成式设计思想与螺纹插装阀技术,将钻进控制执行模块及其钻进功能进行集成式设计,设计了一种集成式钻进控制回路,减少了液压系统泄漏点,简化了坑道钻机的操作,具有液控锁止功能,保障了操作人员的施工安全。

天然气水合物的钻进过程控制和取样技术

分析了天然气水合物的稳定条件及对钻进过程的影响 ,讨论了天然气水合物的钻进泥浆控制策略和取样(心 )技术 ,同时介绍了大洋钻探 (ODP)

利用控制压力钻进技术解决姚庄煤田复杂地层问题的探讨

利用控制压力钻进技术有效解决了姚庄煤田石千峰组砂岩涌水、砂泥岩坍塌问题,对提高钻进效率、降低施工风险起到了重要作用,为今后该区钻探施工提供了借鉴经验。

钻孔灌注桩的质量控制

主要介绍了钻孔灌注桩的施工方法,通过对桩位布置、钻机钻进、钢筋笼施工、混凝土灌注的全过程监控,总结了钻孔灌注桩施工过程中的质量控制方法。并且通过焦作工学院新校区图书馆钻孔灌注桩的施工实例加以肯定。

子午线收敛角对定向钻进精度的影响

在定向钻进井眼轨迹计算时,以前方位计算只考虑磁偏角,而没有考虑子午线收敛角对定向控制精度的影响。在井距400 m以上时,子午线收敛角最大误差可达10 m以上,说明子午线收敛角对水平定向钻进精度影响较大。文中给出了通过井口的地理坐标简便计算子午线收敛角方法,其误差在20%以内,可满足对接连通井工程需要。并通过与美国产高精度磁中靶系统RMRS在土耳其29对对接连通井工程应用进行了验证,结果中靶误差较小。说明在定向钻进井眼轨迹计算时,考虑子午线收敛角对长距离水平定向井、定向对接连通井和非开挖工程精确设计和施工具有重要指导意义。

煤矿坑道钻机自适应钻进系统分析与研究

针对煤矿复杂地层瓦斯抽采施工难度大,对司钻人员经验依赖性高的现状,对煤矿瓦斯抽采钻机的控制系统进行了深入研究,设计了钻进自适应控制系统。针对该系统的特点以转速和钻压为基础建立了数学模型,利用拉格朗日乘数法求优算法得出钻进参数的最优解。以PLC控制系统和电液控制比例系统为平台,以最优解为控制参数,使得钻进速度达到最大化,满足高效钻探施工的要求。

钻进式井壁取心器地层适应性研究

钻进式井壁取心器采用液压传动技术,推动金钢石钻头垂直井壁钻取获得岩心。文章从钻取阻力、液压传动特性、机械调节控制等方面分析,找到影响岩心钻取的因素:金钢石钻头的颗粒、排屑槽宽度、液压油粘度、钻进速度的控制等,提出钻进式井壁取心器对不同深度地层岩心钻取的建议。

粉性土中双轴水泥土搅拌桩型钢插入工艺的质量控制

水泥土搅拌桩内插型钢,可用于基坑围护、土体加固等。上海地区正好处于软土地基上,这项工艺得到广泛应用。但工程所在地区受地形地貌影响,在施工过程中对桩身质量控制产生不利影响。分析双轴水泥土搅拌桩内插型钢,在潮坪地带浅层砂质粉性土层中的水灰比调整和钻进速度控制,为围护墙型钢顺利插入创造一个较好的前置条件。

定向钻陆对海穿越施工的应用

水平定向钻(HDD)施工,是在不破坏地表的条件下,用于铺设地下管道、电缆的非开挖钻进技术。与传统的开挖式施工对比,定向钻穿越施工最大程度上解决了对地面环境、地面建筑、地面交通的影响,而且施工整体不受气候、地形的制约,具有工程周期短、经济效益好、安全可靠等特点,广泛应用于水、气、电、石油等的管线铺设施工。以国内某天然气管道铺设采用定向钻陆对海穿越为案例,探讨定向钻陆对海穿越的可靠性、经济性。

微机自控技术在煤矿液压钻车上的应用前途

介绍了国外隧道用、煤矿用微机控制液压钻车的发展动向,叙述了微机控制液压钻车发展的现状、煤矿液压钻车应用微机控制技术的基本条件以及煤矿液压钻车应用微机自动控制技术的途径。

瓦斯抽采智能化钻探技术及装备的发展与展望

总结了井下远距离控制钻进、地面控制钻进、地面远距离自动控制钻进、遥控自动钻进等现有煤矿瓦斯抽采智能化钻探技术与装备的成果与不足;提出了实现瓦斯抽采智能化钻探需要攻克的钻进工况智能感知、钻进过程智能控制、瓦斯防治钻孔智能设计、钻探装备自主导航与定位等关键技术,并指出了可能的解决途径;展望了瓦斯抽采智能化钻探技术的发展方向与发展途径,提出了逐步分级实现瓦斯抽采钻探智能化的3个阶段,包括全自动钻机、智能化钻机和钻孔机器人,并指出需从多个环节入手,全面推进瓦斯抽采智能化钻探技术的创新与应用。

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。