某电站压力管道设计及施工方案研究

某电站压力管道斜井采用与水平面夹角60°布置方式,长度282.19 m,较长斜井段增设平段及施工支洞会大大减小施工难度,提高效率,同时也会增加工程投资。通过研究比选压力管道斜井段布置方式,确定采用一斜到底中间不设平段及支洞方案最为经济。在实际开挖过程中,遇到不良地质条件,斜井开挖时先导孔施工频繁发生塌孔、卡钻现象,导致施工无法顺利开展,经对斜井施工方法比选研究,选定新增施工支洞分段预固结灌浆反井钻法解决了施工难题,为后续类似工程设计及施工提供参考。

埕北326 A-7大位移井钻井液技术

埕北326 A-7井上部地层沉积大段易水化泥岩,沙河街组发育油泥岩和油页岩,古生界地层压力系数低,近5000 m斜井段定向过程中岩屑易沉降在下井壁形成岩屑床,定向施工中钻井液井壁稳定、井眼净化及润滑防卡技术难度大。通过使用聚胺低活度固壁防塌钻井液体系和海水无固相润滑防塌钻井液体系,辅助相应的现场钻井液维护处理工艺,施工中井壁稳定、井眼净化良好、定向顺畅,全井平均机械钻速24.86 m/h,取得了优快钻井的良好效果。

定向钻在天台抽水蓄能电站工程长斜井施工中的应用

以天台抽水蓄能电站工程大倾角480 m级斜井为例,对其定向先导孔施工布置、方位校核、轨迹控制、纠偏控斜措施、卡钻处理及贯通成果进行分析总结,结果表明,贯通实际偏斜控制为0.028%,最大狗腿度0.66°/30 m。相关成果补充了国内480 m级超长斜井定向先导孔施工案例,对后续超长斜井定向钻施工具有借鉴作用。

义284区块定向防塌钻井液技术

义284区块位于济阳坳陷沾化凹陷渤南洼陷北部陡坡带,由于该区块地质构造复杂,定向过程中钻井液井壁稳定、井眼净化及润滑防卡技术难度大。通过优选处理剂,构建聚胺强抑制润滑防塌钻井液体系,该体系在义284区块8口井进行了现场应用,配合现场钻井液维护处理工艺,结果发现:钻进过程中井壁稳定,井眼净化效果好,定向顺畅,目的层井段平均井径扩大率为6.52%;与区块前期施工井相比,平均钻井周期降低8.41%,平均完井周期降低9.13%,平均机械钻速提高9.17%,达到了优快钻井的良好效果。

基于最小二乘法的凿岩机智能防卡钎系统研究

研究了国内外液压凿岩机防卡钎方案,分析现有防卡钎方案的优缺点,综合分析凿岩机3种卡钎类型和卡钎的机理,提出了一种新型智能防卡钎系统。该系统使用IEC61131-3标准中支持的结构化文本(ST)语言进行编程,可在符合该标准的控制器中任意移植,通用性较高。凿岩时针对不同岩层自适应调整防卡钎的参数,基于最小二乘法处理采集的数据,求解转钎压力和推进压力随时间变化的相关参数拟合响应函数,能够精准判定卡钎并应用电液比例控制技术随着实际凿岩工况无级调节凿岩机工作参数,执行防卡钎措施。对于Ⅰ类和Ⅱ类卡钎,智能防卡钎系统能在出现卡钎先兆时精确识别卡钎形式并执行对应的防卡措施,对于Ⅲ类卡钎,智能防卡钎系统能在卡钎后迅速响应处理,避免造成时间和人力的浪费。相较于普通防卡钎方案,本系统以预防为主,减少了处理卡钎的时间,既能有效防卡钎又兼顾了凿岩效率。

溶洞(Ⅰ类)防卡钎液压系统设计与仿真研究

针对凿岩机执行钻凿工作时的第Ⅰ类“卡钎”溶洞卡钎工况时钎杆突然凿入溶洞使钎杆卡死的问题,提出一种防卡钎阀和防溶洞(Ⅰ类)卡钎液压控制系统。基于溶洞(I类)卡钎工况产生时凿岩机系统的变化情况,设计卡钎液压控制系统,详细描述该系统及防卡钎阀的工作机理;设计了防卡钎换向阀,控制两个液控口给凿岩机输送液压能,以实现凿岩机轻冲击和重冲击两种状态的施工需求,可快速有效预防卡钎事故、稳定可靠,并对该系统进行了详细地仿真分析。结果表明:系统回转液压马达的流量受系统节流阀孔通径的影响较大,受回转压力的影响较小;根据轻冲击时冲击能应尽量减小且重冲击时的冲击能应尽量取大值的原则,选择轻冲击控制节流阀和重冲击控制节流阀的通流孔径分别为2.3、7.5 mm时,系统有良好的凿岩效果,验证了防卡阀在预防防溶洞(第Ⅰ类)卡钎有较好的效果。该设计方案和所设计的液压控制系统为液压凿岩装备防溶洞卡钎技术提供参考。

潜孔钻机凿岩过程自动防卡钻理论与方案研究

自动防卡钻控制是潜孔钻机凿岩过程的一个关键控制技术,它直接影响机器的性能指标。本文在分析了目前已有的潜孔钻机防卡钻方案及其卡钻机理的基础上,提出了利用推进压力突然下降的信号控制推进系统回退来预防溶洞卡钻,利用回转压力的缓变信号无级控制推进系统推进力及推进速度来预防缓变卡钻和利用回转压力突变信号控制推进系统回退来预防裂隙卡钻的综合自动防卡钻控制方案,并对其控制规则进行了理论研究。本文所提出的潜孔钻机综合自动防卡钻控制系统稳定,能够实现自动预防各类卡钻控制,增强了钻机对复杂岩层钻进的适应能力。

多向线性聚能切割弹的研究与应用

针对油气井、矿井卡钻问题,设计一种多向线性聚能切割弹,其结构特点是:圆柱形炸药的四周均匀布置12根空心铜管。采用LS-DYNA程序中的Lagrange算法对该切割弹的爆炸作用原理及侵彻钢管过程进行数值模拟研究,并将计算结果与实验相比较。数值模拟结果表明:12根铜管在爆轰压力作用下形成12股金属射流刀以及伴随其运动的杵体和"尾翼",12股射流刀分别沿着炸药及12根铜管的中轴线形成的12个平面(各平面之间夹角为30°)向四周运动,其头部速度高达3 530 m/s,杵体速度约1 180 m/s;钢管首先受到爆轰产物的作用发生膨胀和断裂破坏,然后受到12股射流刀的侵彻作用(侵彻速度约2 550 m/s),最终在钢管上形成12条切缝。数值模拟得到的钢管切割变形效果及切缝数量与实验结果十分吻合,所设计的切割弹在处理某铜矿300 m深度的钻井卡钻事故中得到成功应用,与目前常用的切割弹相比装药量减少了80%以上,成本降低至少50%,且具有结构简单、加工方便的特点。数值模拟、实验及工程实践结果表明:该切割弹结构设计合理,切割效果理想,大大提高了能量利用效率和安全性。

新型水下爆破切割弹的工程应用及数值模拟研究

通过钢管爆破切割实验和LS-DYNA数值模拟软件分析研究了爆破切割弹解决卡钻问题的可行性,然后针对安庆铜矿某一矿井的卡钻事故,并结合井下地质情况,在分析卡钻原因的基础上,设计一种新型水下爆破切割弹.通过加入12根铜管将线性聚能引入到新型水下爆破切割弹中,从而在爆破过程中形成了环形切割器,利用聚能射流侵彻钻杆以达到破坏钻杆的目的.通过爆破切割实验和工程实践可知,新型水下爆破切割弹能够有效解决卡钻事故,可为类似工程提供参考.

潜孔钻机凿岩过程自动防卡钻控制

根据潜孔钻机凿岩过程卡钻机理的分析 ,提出了利用回转压力的缓变信号无级控制推进器推进力的预防卡钻控制和利用回转压力突变信号控制推进器回退的综合自动防卡钻控制 ,并对其控制规则进行了理论研究。试验证明 ,该控制系统性能稳定 ,能够实现自动预防各类卡钻控制 ,增强了钻机对复杂岩层钻进的适应能力。

水下多次爆破法解决大口径深井卡钻问题

应用水下爆炸理论,结合井下地质情况,在分析卡钻原因的基础上,采用多次爆破法解决了深井卡钻问题。,根据计算出的一次最大起爆药量,在钻头下方1.0m处进行小药量、多次水下爆破,成功处理了某大型煤矿在大孔径深井钻孔施工中出现的卡钻事故,可为类似工程提供参考。

新型水下爆破切割弹在卡钻事故中的应用

针对安庆铜矿某一矿井的卡钻事故,在分析卡钻原因的基础上,结合井下地质情况,设计一种新型水下爆破切割弹。采用熔融的钝化黑索金浇铸装药,提高炸药的能量密度;加入12根铜管形成了环形切割器,利用聚能射流侵彻钻杆以达到破坏钻杆的目的。通过爆破切割实验和工程实践可知,新型水下爆破切割弹能够有效解决卡钻事故。

复杂地层取心钻进堵心原因分析及其预防措施

复杂地层取心钻进时极易发生堵心,严重影响回次进尺长度及取心钻进效率。本文对复杂地层钻进时易出现的堵心问题进行了分析和整理,总结了易堵心地层特征,开展了堵心原因分析,在此基础上,从取心钻头、取心钻具、冲洗液性能及取心钻进工艺方面给出了堵心预防措施。

凿岩过程推进压力反馈防卡钎计算机控制

根据凿岩过程中钎头进入溶洞卡钎区时推进压力的变化特征，提出了利用推进压力反馈自动进行防溶洞卡钎控制。通过对推进压力反馈自动防卡钎控制条件的研究分析，确定了自动防溶洞卡钎的计算机控制模型，并进行了防溶洞卡钎性能仿真计算和实验测试。理论分析计算和实验结果表明，计算机控制的防溶洞卡钎性能，优于纯液压控制的防溶洞卡钎性能；在三种防卡钎控制条件中，推进压力相对时间变化量的条件最好。

潜孔钻机智能防卡系统的研究

对潜孔钻机卡钻机理进行了探讨,为提高潜孔钻机的防卡钻能力,提出了一种能对卡钻事故和卡钻类别进行判别,并能自动处理卡钻和恢复正常钻进的智能防卡系统。该系统能大大提高潜孔钻机对卡钻判别的准确性和处理的快速性。

GA-BP网络在凿岩防卡阀推进压力预测中的应用

分析了凿岩钻车防卡阀的结构和工作原理,利用某采石场原始卡钎数据,建立了防卡阀BP神经网络模型。基于遗传算法理论对BP神经网络模型进行了结构拓扑优化和训练,建立了GA-BP网络模型。分析结果表明,BP神经网络模型和GA-BP网络模型均可以较好地预测卡钎时防卡阀的推进压力,但GABP网络模型具有更高的预测精度、非线性映射和网络性能。

控制爆破法处理深井卡钻事故

通过理论和数值模拟分析了控制爆破技术处理深井卡钻事故方案的可行性,提出进行控制爆破的几个关键技术点和方案实施时主要注意要素。根据计算出的一次最大起爆药量,在钻头下方进行小药量、多次爆破,成功地解决了深井卡钻问题,可为类似工程提供参考。

小井眼钻井液的开发与应用

文章介绍了中国石油集团西部钻探工程有限公司小井眼钻井液的开发情况,他们通过对钻井作业中遇到的钻井液难点进行分析,提出了降低环空压力消耗、增强悬浮携带能力、增强封堵、防塌、保护油气层和润滑防卡能力等技术研发思路,开发出了低固相聚合物磺化小井眼钻井液。该钻井液在玉门油田、吐哈油田,以及乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦的油田56口井中应用试验和推广,表现出了良好的剪切稀释特性、润滑性,悬浮携带能力强、净化效果好,具有良好的封堵造壁性能,油层保护效果也很好。

液压凿岩卡钎机理及自动防卡钎新方案

在分析液压凿岩卡钎机理的基础上，为提高液压凿岩过程自动防卡钎能力，提出了一种可预防各类卡钎的液压凿岩自动防卡方案，并设计了相应的液压控制系统，且对其进行了实验验证。理论和实验结果表明，新的自动防卡钎方案提高了凿岩自动防卡钎能力，具有重要实用价值。

潜孔钻机智能防卡钎系统的研究

对潜孔钻机卡钻机理进行了探讨。为提高潜孔钻机的防卡钻能力,提出了一种能对卡钻事故和卡钻类别进行判别,并能自动处理卡钻、恢复正常钻进的智能防卡系统。该系统能大大提高潜孔钻机对卡钻判别的准确性和处理的快速性。