基于OpenGL的可视化技术在钻井中的应用

在介绍了基于OpenGL的三维可视化技术基本原理和流程的基础上,着重研究了其在钻井工程中的应用。并以中国大陆科学钻探为例、在三维可视化环境中形象直观地展示钻井数据之间的相互关系．在钻前设计、钻进监测及钻后分析中,有效提高地质学家分析复杂数据和提取有效信息的能力,从而提高了钻井效率。     

基于CAN总线的钻参仪设计

为实时监测煤矿用全液压钻机的钻进过程参数,实现钻机故障的快速诊断,设计了一种基于CAN总线的钻参仪,详细介绍了该仪器硬件、软件设计以及特点。该仪器采用分布式控制,通过CAN总线交换数据,不仅可实时监测并显示泵压、转速、泵量、油箱温度、油位和瓦斯体积分数等参数,还可通过计算机实现数据传输,满足了现场施工要求。     

基于CAN总线的钻参仪设计

为实时监测煤矿用全液压钻机的钻进过程参数,实现钻机故障的快速诊断,设计了一种基于CAN总线的钻参仪,详细介绍了该仪器硬件、软件设计以及特点。该仪器采用分布式控制,通过CAN总线交换数据,不仅可实时监测并显示泵压、转速、泵量、油箱温度、油位和瓦斯体积分数等参数,还可通过计算机实现数据传输,满足了现场施工要求。     

基于OpenGL的可视化技术在钻井中的应用

在介绍了基于OpenGL的三维可视化技术基本原理和流程的基础上,着重研究了其在钻井工程中的应用.并以中国大陆科学钻探为例,在三维可视化环境中形象直观地展示钻井数据之间的相互关系,在钻前设计、钻进监测及钻后分析中,有效提高地质学家分析复杂数据和提取有效信息的能力,从而提高了钻井效率.     

热阻式流速仪的设计

阐述了流速仪的组成与热平衡原理,并结合实际情况在水体流场中得到了良好的应用.其控制方式采用恒流方式和恒温方式.此流速仪主要测量渠道的时均流,测量范围为0～2m/s,低流速(0～0.5m/s)的精度达到1%;高流速(0.5～2m/s)的精度达到3%.     

基于机器视觉及三维定标SOPC沉降仪设计

针对沉降仪监测效率和精度低的不足,提出基于SOPC技术设计沉降信息采集仪。首先,建立视场的投影三维旋转矩阵模型,求解摄像头内参和外参矩阵,实现采集仪的标定;其次,为提高检测效率,合理划分硬件和软件功能模块,设计基于NIOS的自定义COM接口模块和数据读写状态机,并在FPGA上实现采集图像的二值化去噪及分割等算法;最后,采用棋盘格实现采集仪的标定。通过与传统水准仪及其他检测方法对比可得,算法在效率上和检测精度上更优,检测精度达到2.1%。     

不同油蒿树势的光谱分析

以宁夏灵武油蒿主要分布区为研究地,野外调查并获取了健康及受钻蛀性害虫危害后油蒿冠层光谱的反射率,并应用一阶微分方法处理光谱反射率进行研究。研究表明,健康油蒿受到钻蛀性害虫危害后,具有明显的＂红边＂蓝移现象,同时,利用高光谱数据监测虫害发生是可行的,而且对植株本身不造成任何伤害。该研究为荒漠灌木林是否可利用高光谱数据来进行钻蛀性害虫监测提供了基础。     

基于DSP及FPDA的旋转调制式陀螺寻北仪的研制

设计了基于DSP处理器和FPGA为核心的连续旋转调制式陀螺寻北仪,FPGA完成数据的采集、存储及逻辑控制,DSP完成寻北解算。实际应用效果表明,该系统具有数据采集实时性、可靠性高,寻北解算速度快、精度高等优点,采用该系统研制的寻北仪在4 min内寻北精度达到30″。     

基于STM32F103VC的水电机组监测系统设计

根据水电站水电机组运行参数实时监测的需求,设计了基于STM32F103VC硬件平台的水电机组运行指标监测效率仪,并对信号调理和抗干扰部分进行了优化设计,提高了参数监测精度,其分辨率较传统效率仪提高了10倍,远程在线检测数据误码率<10-6。该效率仪已成功应用于某大型水电站水电机组运行参数的监测。     

智控扫描式声学多普勒测流系统应用探讨

为加快水文监测新技术与装备在水文测报中的应用,在浙江嵊州站、江苏前垾村水文站分别建设智控扫描式声学多普勒流速仪测流系统示范应用站点。智控扫描式声学多普勒流速仪测流系统,通过水下智控转动扫描测流方式使传统的一维流速剖面数据扩展为二维扫描流速数据,并融合计算流体动力学、人工智能等多学科前沿技术,建模仿真河道流场以计算实时流量,原理上可有效提高测流精度和降低人工比测率定分析的工作量。通过对示范应用站点半年时间运行的稳定性和流量监测数据比测分析,得出示范应用站点测流系统稳定可靠,流量监测和人工监测数据趋势基本一致;在流态快速变化期间,测流结果存在一定迟滞性,可采用提升扫描速度的方式提高对流速变化的敏感度;流体及神经网络算法模型还需要进一步优化,结合多模型算法提高智控扫描测流系统的智能化能力,进一步提高流量监测的精度。     

超前瓦斯排放钻孔有效排放半径的测定

介绍了煤层超前钻孔的防突机理,比较和分析了超前瓦斯排放钻孔有效排放半径的3种测定方法,选择钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标法进行了现场应用。应用结果表明,使用钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标法测定排放钻孔的有效排放半径简便易行,准确可靠。     

近水平孔水力纠偏自动定向方案及其硬件实现

根据煤层气近水平孔钻进的实际需求,结合水力纠偏技术,提出了一种水力纠偏射流自动定向方案,并在此基础上设计了一种纠偏系统。该纠偏系统以单片机为控制核心,采用压力传感器监测钻井液压力的变化以启动或停止整个水力纠偏钻进过程,以倾角传感器和电子罗盘分别采集水平钻孔的倾角和方位角,单片机根据方位角和倾角的值及其互相关系确定射流方向后控制步进电动机调整射流方向。室内调试证明了该射流自动定向方案的可行性。     

深水表层钻井随钻压力与温度监测装置设计

深水表层钻井随钻压力与温度监测装置是监测深水表层钻井过程中井底当量循环密度（ECD）和循环温度的重要工具。通过深水表层钻井随钻压力与温度监测装置,现场技术人员可以实时掌握井下环空压力、钻柱内压和温度等工程参数,进而了解和分析井下工况,为深水表层钻井作业和动态压井钻井技术提供指导。设计的深水表层钻井随钻压力与温度监测装置以ARM为核心,利用数据采集技术和通信技术,实现了随钻压力与温度的采集传输。完成的深水表层钻井随钻压力与温度监测装置具有体积小、功耗低、抗振动和抗高温和低温的优点。监测装置已经在我国南海第一口深水井LW6—1—1井的领眼井中成功进行应用试验,验证了其在深水无隔水管钻井条件下的机械强度、稳定性、可靠性,测量得的数据能真实反映钻井工况。     

基于ARM和CPLD的水松纸激光打孔控制系统设计

针对现阶段香烟水松纸激光打孔控制系统的打孔精度差、监控能力不足等问题,设计了一种新型的打孔控制系统.控制系统采用ARM和CPLD相结合的控制方式,配合外围各种控制模块实现了本系统的硬件设计.ARM实现触摸屏实时数据通信和高速激光打孔功能,CPLD辅助ARM完成对香烟位置检测传感器输入信号的滤波、延时输出等功能.运行测试表明:本控制系统运行稳定、可靠、抗干扰能力强,并且打孔脉冲精度高达100 ns,能够满足目前香烟水松纸激光打孔控制系统的要求.     

协同式钻具组合辅助设计系统的研究

分析了网络环境下石油钻具组合设计的特点,针对目前钻具组合设计集成软件系统在处理复杂动态的、跨地区部门的钻具组合设计人员群体协作工作时,缺乏足够的协同性和临场感,运用计算机支持协同工作的最新技术,面向石油钻井中钻具组合设计过程,研究开发基于CSCW的协同式钻具组合辅助设计软件系统,建立由计算机网络支持的多智能体钻具组合协作设计软件应用平台环境,利用网络通信和移动计算技术来实现动态钻具组合设计信息的多方传输和并行设计.     

普通钻孔和定向钻孔联合预抽煤巷条带瓦斯研究

针对采用单一顺层普通钻孔或定向钻孔预抽煤巷条带瓦斯时存在普通钻机施工长钻孔易偏离轨迹、定向钻机施工成本较高等问题,以青龙煤矿21601掘进工作面为研究背景,提出了采用普通钻孔和定向钻孔联合预抽煤巷条带瓦斯。数值模拟结果表明:单钻孔预抽瓦斯时,抽采初期钻孔终孔位置处钻孔轴向瓦斯压力等值线呈“V”形分布,随着抽采时间延长,瓦斯压力“V”形分布逐渐平滑;钻孔径向瓦斯压力以钻孔为中心呈环状依次向外递增;预抽93 d时的有效抽采半径达3.80 m;普通钻孔和定向钻孔可分别有效控制煤巷两帮15 m和煤巷掘进工作面前方200 m范围内瓦斯。现场应用结果表明:普通钻孔和定向钻孔联合预抽时,瓦斯抽采总量平均值为19.86×10^3 m^3,瓦斯抽采体积分数平均值为53.5%,瓦斯抽采纯流量平均值为1.97 m^3/min,瓦斯抽采混合流量平均值为3.68 m^3/min,残余瓦斯含量小于8 m^3/t,瓦斯抽采效果良好。     

双套管带压注浆技术在瓦斯压力测定中的应用

针对顶底板承压水大、裂隙发育的煤层,提出了一种采用双套管带压注浆技术联合M-Ⅱ瓦斯压力测定仪的封孔测压工艺。该工艺采用套管避免围岩孔壁坍塌影响;采用高压注浆充填围岩裂隙、隔绝瓦斯泄漏通道;采用M-Ⅱ瓦斯压力测定仪测得准确、可靠的瓦斯压力数据。应用该工艺对某煤层进行的瓦斯压力测定试验结果表明,该工艺彻底填充了钻孔围岩裂隙、含水通道,使得测压钻孔坚固、稳定,排除了承压水对测压结果的干扰,并解除了由于钻孔垮塌对封孔测压方式适用的限制,可以准确测得煤层瓦斯压力。     

基于嵌入式运动控制器的钻床控制系统

目前的数控钻床控制系统体积大、价格高、稳定性差,限制了数控钻的发展。本文研制了基于工控机和固高嵌入式运动控制器的开放式数控钻床控制系统,采用运动控制器实现钻床3轴伺服电机和钻头的运动控制,采用PLC实现机床I/O控制,开发了钻床专用示教盒,利用Visual c＋＋6.0编程语言编写人机界面,采用SA算法实现钻孔路径优化设计。实践应用表明：该控制系统性能稳定,控制精度高,可实现走刀路径的优化。     

长距离定向钻孔瓦斯抽采技术在青龙煤矿的应用

贵州省煤矿地质构造复杂、瓦斯含量高、煤层松软,瓦斯治理难度大。为了提高该区域瓦斯治理水平,在青龙煤矿21601工作面运输巷Y3点向前5~205 m处,利用千米钻机进行长距离顺层条带定向钻孔瓦斯抽采技术的现场应用。通过定向钻进技术和分支孔控制技术保证钻孔轨迹控制精度,避免了盲钻、盲抽等现象。应用结果表明:2次煤样检测得到的瓦斯可解吸量分别为1.7729,2.1913 m 3/t;残余瓦斯含量分别为4.7739,5.1704 m 3/t,均小于8 m 3/t,满足矿井瓦斯抽采的基本要求;平均瓦斯抽采纯量达到1.26 m 3/min,比原来提高了12%;与常规钻孔相比,采用定向钻孔抽采的瓦斯体积分数提高了50%,瓦斯治理效果显著。