矿用小直径等壁厚螺杆马达的研究与应用

针对煤矿井下直径73mm规格定向钻具组合孔底回转切削动力小、岩层滑动定向钻进效率低的难题,对矿用小直径等壁厚螺杆马达进行了研究。综合分析等壁厚螺杆马达技术发展与煤矿井下近水平定向钻进工况特点,研制了矿用Φ73mm等壁厚螺杆马达,并与常规螺杆马达进行了性能对比测试,在煤矿井下底板岩层定向孔中进行了实钻应用。结果表明:矿用小直径等壁厚螺杆马达的额定扭矩较同规格常规螺杆马达可提高1倍左右,相同岩层条件下,滑动定向钻进的机械效率可提高30%以上。小直径等壁厚螺杆马达为提高煤矿井下岩层孔滑动定向钻进效率提供了新的手段。     

螺杆钻具定子电解加工机床布局的研究

螺杆钻具是一种广泛应用于石油及天然气钻井的容积式井下动力钻具,它采用常规衬套,其定子橡胶的性能极大地限制了其工作性能和使用寿命。在分析采用等壁厚衬套的螺杆钻具优势的基础上,针对限制其推广使用的定子内侧螺旋曲面难以加工的问题,结合电解加工无宏观切削力、适用于深孔及复杂曲面精加工等优点,讨论了采用电解方法加工螺杆钻具定子的可行性;然后通过对电解加工的特点及机床布局进行了分析比较;调整机床布局,提出机床的整体结构方案,最终实现了采用电解法加工细长零件定子的内侧螺旋曲面。     

泸州深层页岩气区螺杆钻具应用评价分析

泸州区块深层页岩气311.1mm和215.9mm存在螺杆钻具平均单趟钻进尺较少、纯钻时间较短问题。基于现场螺杆使用数据,开展了螺杆钻具应用指标、起钻原因等整体分析,并针对该井区螺杆钻具常发生的刺漏、脱胶、失速等故障提出了相应的解决方法。以部分国产和进口高性能螺杆为例,开展了螺杆转速特征分析。结果表明,具备高功率、大扭矩、长寿命特性的高性能螺杆钻具能更好地利用好钻井机泵条件,实现高钻井参数的释放。与常规螺杆相比,高性能螺杆应用井段平均机械钻速能提高114%～214%。     

矿用无磁螺杆钻具性能测试分析

在定向钻进中,为实现有效的轨迹控制,国内外相关科研院所开发了无磁螺杆钻具。对无磁螺杆钻具的工作原理及特点进行了简单介绍,并对国内外2种无磁螺杆钻具进行了性能测试试验,比较国内外无磁螺杆钻具的性能差异,进一步掌握无磁螺杆钻具的性能特点,为做好现场应用及选型提供依据。     

基于扭矩的安全钻进控制

扭矩是钻进过程中的一个重要参数,扭矩太小时破岩效率低而影响机械钻速,扭矩太大又可能会引发钻具事故,因此需要针对不同的钻具组合,探讨井口处钻柱及钻头扭矩计算方法。本文针对提供扭矩的顶驱或者电动钻机,阐述了钻柱井口扭矩值的计算。根据底部钻具组合中是否带螺杆钻具,提出了钻头处扭矩的计算方法。研究结果得出,在电机电压和负载电阻一定的条件下,井口钻柱的扭矩随其转速变化,一旦转速确定,则扭矩就确定。如果底部钻具组合中不带螺杆,则整个钻柱的扭矩值从井口到钻头向下逐渐递减;如果底部钻具组合中带有螺杆,则钻头扭矩就是此压力降下螺杆的输出扭矩值。螺杆的输出扭矩值与其负载压力降大小成正比,钻井液排量一定的情况下,一旦螺杆的负载压力降确定,其输出扭矩值确定。只要井口与钻头处扭矩差值不超过整个钻柱任意一处的抗扭强度,钻柱就不会发生因扭矩导致的事故。研究结果表明,本文提出的方法为科学选择顶驱或转盘转速及电机功率,合理匹配钻头和螺杆钻具等方面提供了理论指导。     

低速螺杆在定向井钻井中的应用

近年螺杆加PDC钻头钻具组合在水平井、定向井以及防斜打直井中的推广应用,螺杆钻具的大力推广应用对螺杆马达的性能要求提高,低速大功率螺杆与常规标准螺杆相比,具有工作扭矩大,入井有效工作时间长和转速低等特点,通过应用低速螺杆钻具,达到减少螺杆损耗,提高螺杆和钻头利用率的目的,进而提高钻井速度,节约钻井成本,提高油田钻探的经济效益。     

煤矿井下定向钻进螺杆钻具力学分析

单弯螺杆钻具是实现煤矿井下近水平定向钻进的重要工具之一。文章采用纵横弯曲法对煤矿井下单弯螺杆钻具进行受力和变形分析,阐述了变斜力和变方位力与钻压、第一跨梁长度、钻孔曲率、结构弯角及工具面向角等因素的关系。此外,通过对螺杆钻具的扭矩、轴向荷载和离心力的分析,有助于全面了解螺杆钻具的工作状况,对正确使用和维护钻具、保证定向钻进施工的顺利进行具有重要意义。     

煤矿用螺杆钻具性能测试及应用分析

分析了国内外螺杆钻具发展现状,并通过比较国内外螺杆钻具的特征差异,针对不同的螺杆钻具进行性能测试试验,进一步掌握了螺杆钻具性能特点,为促进国内煤矿用螺杆钻具的再发展提出了指导性建议。     

硬岩定向钻进螺杆钻具性能分析及应用

螺杆钻具是煤矿井下定向钻进的主要孔内动力钻具。针对在硬质岩层定向钻进中的工艺匹配和工艺参数优化问题,以某型螺杆钻具为例,分析了螺杆钻具的理论特性和测试工作特性。从硬岩钻进的特点出发,讨论了岩石荷载与钻速的关系,给出了螺杆钻具在硬岩中钻进的工艺参数设计方法。通过在淮南某矿的应用,阐明了工艺参数优化的过程,总结出了螺杆钻具在实际工作状态下给进力和压降的关系。     

直径73 mm弯外管螺杆钻具近水平定向钻进试验

为了确定弯外管螺杆钻具在煤矿井下近水平定向钻进的效果,在对()73 mm弯外管螺杆钻具的结构特征和现场试验的基本状况进行分析的基础上,通过对试验数据归纳研究,得出弯外管螺杆钻具近水平定向钻进轨迹为一条不规则的螺旋曲线、在煤层轨迹变化比顶板岩层快、钻孔降斜趋势比增斜趋势明显、反扭矩力导致工具面向角有左偏趋势、复合钻进钻孔轨迹下斜较快等定向效果,为煤矿井下定向钻进使用和选配螺杆钻具提供参考依据.     

六相感应电机直接转矩控制的新策略

为直接控制电机的气隙磁通和电磁转矩,提出了特殊的定子电流波形.从理论上对这种特殊电流波形激励的六相感应电机内部气隙的磁场强度性能进行了分析,并推导出电磁转矩的方程式.根据所提出的直接转矩控制技术,对一个小型（2 kW）两极六相感应电机驱动系统在电流数字滞环控制下进行实验研究.实验结果表明,电磁转矩和转矩电流在MMF平衡条件下呈线性关系而与负载的大小无关.采用电流波形驱动六相感应电机的优点是气隙磁场类同于直流电机的一个方波,并且可以实现电磁转矩的直接控制,省去了繁琐复杂的派克变换和逆变换.这种转矩控制新策略也可使系统具有良好的动态性能.     

液压凿岩机回转特性分析及试验研究

液压凿岩机的回转机构一般采用独立外回转机构，较之于冲击机构，很少有人进行过这方面的研究。本研究在对液压凿岩机主要回转性能参数包括回转扭矩、回转转速、回转功率等进行理论分析的基础上，依据国家标准的要求，特制了一套液压凿岩机回转性能测试系统，并以某小型号液压凿岩机为试验样机，对其回转性能进行了试验测试，试验分别测试了小流量和大流量2种状态下的回转性能参数。通过数据分析及曲线拟合表明：回转扭矩和回转进油压力具有很好的线性关系，在一定的回转扭矩范围内，其扭矩-转速曲线保持很好硬特性（转速稳定），负载超出此扭矩，回转转速急速下降。     

孔轴向振动钻削轴向力和扭矩分析与仿真

首先对轴向振动钻削情况下三区段的轴向力和扭矩进行分析,为理论计算提供参考;接着采用有限元成形软件Deform-3D对普通钻削和轴向振动钻削进行仿真,获取加工时的轴向力、扭矩的变化曲线,与普通钻削情况下的曲线做对比,得出轴向振动钻削情况下的轴向力及扭矩大幅降低,因而轴向振动钻削是改变切削效能的一种新颖的加工方法。     

矿用电机车调速控制系统研究

通过交直流调速控制方法的分析,采用直接转矩控制作为矿用电机车调速的控制策略。对直接转矩变频调速控制系统进行了深入的理论研究并采用MATLAB语言中的Simulink动态仿真工具下建立矿用电机车直接转矩控制变频调速系统仿真模型。仿真结果表明该系统具有快速的转矩响应及较好的高速性能。在此基础上组建了基于TI公司TMS320LF2407DSP与IPM相结合的矿用电机车调速系统实验平台,实验结果以及现场测试显示该控制系统具有牵引力大,调速性能好、便于维护、节能等优势。     

一个PDM系统的基本功能分析及设计

PDM技术已经正式进入新的时代,在讨论PDM(Product Data Management-产品数据管理)的基本功能基础上,以开发实例《基于PDM的感应器图档管理系统》的具体功能模块为例子,阐述了PDM系统实施中的具体设计和基本功能。     

冲击—回转式凿岩扭矩的计算与分析

在冲击—回转式凿岩机向岩石钻进过程中,旋转中的钻具承受着两种力矩的作用:一是驱动其旋转的动力矩;二是被钻岩石阻止其旋转的阻力矩。驱动力矩必须大于阻力矩,方可使凿岩机稳定而正常地运转。本文分析了阻力矩的构成及影响因素,建立了相应的参数计算公式和阻力矩的计算公式。为此,可根据钻头结构参数、工作状态和岩石条件。预估各种冲击—回转式凿岩必须予以保证的驱动力矩,为各种螺旋副回转机构、潜孔凿岩钻具的设计、回转电机的选择及工作状态参数的确定等提供了可靠的理论依据。     

液黏测功机润滑油流量对带排扭矩的影响

通过理论分析得出带排扭矩随着润滑油流量增加而逐渐增大，加载初始可以通过控制润滑油流量使测功机实现小功率范围内的线性加载；同时分析了摩擦片开槽对带排扭矩的影响.结果表明，在相同润滑油流量的情况下，开槽摩擦片的带排扭矩小于不开槽摩擦片，摩擦片开槽数量越多，带排扭矩越大，摩擦片开槽的深度对带排扭矩的影响不明显.     

煤矿用液力传动车辆变矩器热平衡计算与分析

以传热学为理论基础,分析了煤矿用液力传动车辆液力变矩器的发热原因以及发热量的计算方法,利用MATLAB软件建立煤矿用液力传动车辆防爆发动机与液力变矩器共同工作输入特性数学模型及编程计算二者的共同工作点。最后,通过WC8E煤矿用液力传动车辆验证数学模型与计算方法的准确性,计算在不同工况下液力变矩器的发热量,得出该车液力变矩器冷却系统需要的散热量。