PDC无心钻头切削齿横向前角和覆盖系数与钻进性能的关系

PDC无心钻头结构复杂、变化很大,切削齿横向前角和覆盖系数是影响钻头钻进性能的两个重要结构参数。在严格定义了这两个结构参数并给出计算公式的基础上,通过先进的微机控制实钻实验台试验研究了这两个结构参数与钻头钻进性能的关系,得出了在一定条件下的最优横向前角、最优覆盖系数及其变化规律;并通过野外现场钻进证实了室内研究结果的可靠性。研究结果对于指导PDC钻头优化设计有着重要意义。     

深部岩芯钻探孕镶金刚石钻头参数设计机理探讨

提出用岩石对钻头金刚石的研磨性(A值)和岩石对钻头胎体的研磨性(B值)来表示岩石的可钻性的方法,研究了A值通过金刚石锯片切割对比法的测定方式,岩石B值是岩石的胶结程度、矿物粒度、矿物成分等这些因素的综合反映。讨论用金刚石新陈代谢速度来表示钻头性能,钻头性能v与A值、B值、作用在钻头唇面上压力、钻头线速度v之间的量化关系为v=Aw/(BxPyvz)。确定钻头的设计程序:根据A、B、P、v来确定金刚石新陈代谢速度,然后就可以选定钻头的5个主要参数即金刚石质量、粒度、浓度及胎体耐磨性、包镶强度。本研究得出下述结论:采用2个指标A、B值来表示岩石可钻性;通过测定A、B值,较为准确地量化出岩石的可钻性;v值可由岩石性A、B值、作用在钻头唇面上压力P、钻头线速度v来确定;根据v值设计和选定钻头的5个参数;提高v值可以提高钻头时效,降低v值可以延长钻头寿命。     

钻探用金刚石的铁磁性及其与钻头工作性能关系的试验研究

为了提高金刚石钻进的效益，国内许多钻头研究者对金刚石钻头的某些结构参数与地层的适应性关系进行了深入的研究。但对金刚石磨料性能与钻头工作性能关系的研究似乎很少。据文献记载，人造金刚石的铁磁性对其物理化学性能及钻头的工作性能有显著的影响。本文通过试验数据，分析钻探用人造金刚石的铁磁性与其质量及钻头工作性能间的关系。提出人造金刚石的最优化磁选工艺规程和提高金刚石钻进经济效益的途径。     

基于AutoLisP的仿生金刚石钻头计算机设计软件系统研究

通过计算机辅助设计语言AutoLisp实现仿生钻头的参数化设计.软件系统将仿生钻头设计者输入的参数,通过专家系统分析与计算,完成仿生钻头非光滑分布图设计、钻头水口设计和钢体设计.在仿生钻头绘制函数中提供了多种图元绘制方法,可以根据设计者的选择,实现不同方法的钻头结构图输出,加强了软件效率和兼容性.     

关于复合片钻头磨损的试验研究

阐述了复合片钻头在金刚石钻进试验台上钻进大理岩和花岗岩的试验研究结果。用试验设计方法研究了复合片钻头绝对磨损和相对磨损同钻进规程参数的关系，建立了相应的数学模型，利用这些数学模型可以求出钻头相对磨损最小值以及与其相应的最优钻头压力、钻头转速和冲洗液量。     

新书介绍——《深部地质钻探金刚石钻头研究与应用》

<正>朱恒银教授级高工等编著的《深部地质钻探金刚石钻头研究与应用》一书已由中国地质大学出版社出版。该书共分15章,约30万字。介绍了金刚石钻头的研究现状与发展以及深部地质钻探特点,分析了回转钻进金刚石钻头破碎岩石过程和基本概念。分别论述了金刚石钻头胎体性能设计、金刚石参数设计、     

基于电液微钻试验台的聚晶金刚石复合片性能分析

利用电液微钻试验台对复合片性能进行评价,将复合片焊接于微钻头基体上,通过模拟真实的钻头钻进环境,利用钻头钻进时效参数来评价复合片的综合性能。对10种不同性能PDC进行了测试,测试表明:O_2综合性能最佳,与常规性能测试的O_1为最佳PDC有所出入,电液微钻试验台的实测可以为钻头的PDC选型提供参考。     

一种新型碎聚晶孕镶金刚石钻头

从碎聚晶粒的碎岩机理、钻头胎体性能、碎聚晶参数、钻头结构、钻头制造与热压工艺等方面进行了深入分析,介绍了一种新型碎聚晶孕镶金刚石钻头设计思路与制造方法,希望为广大钻头研究人员与钻探施工技术人员提供一定的借鉴作用。     

行星钻头刀具运动轨迹研究

分析了行星式破岩钻头的优势、破岩机理和钻头刀具运动规律,提出了模型建立的假设条件,建立了行星钻头刀具破岩轨迹的数学模型,推导出刀具轨迹的数学方程。分析研究各参数与轨迹方程的互相关系,提出有利于行星钻头钻进的尺寸参数设计。最后,根据数学模型的轨迹方程推导出了能够保证行星钻头有效破岩钻进的参数条件。     

金刚石钻头某些参数的计算方法

金刚石钻头某些参数的设计是一个较复杂的问题，往往有些参数的确定不是通过确切的计算，而是凭经验推荐，其结果导致钻头与相应地层不适应，或是钻头结构不合理，表现为技术经济指标很低。日本利根公司1980年来华技术交流，曾介绍了以下几个有关的问题，可供参考。     

Preliminary estimation of rock mass strength using diamond bit drilling operational parameters

In many mining engineering applications such as prospecting, development, production and grouting, diamond bit drilling is widely used due to high penetration rate, core recovery and its ability to drill with less deviation. It has been well known that the operational parameters of diamond bit drilling are closely related with rock mass strength properties. One of the most widely discussed subjects in drilling is the possibility of using diamond drill bit operational parameters for preliminary estimation of rock mass strength and deformability properties used in many mining engineering design projects. Once such rock properties are estimated, it will be possible to make tactical planning decisions as mining progresses. In this study two different techniques, multiple regression and adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) were used to develop the models for preliminary estimation of rock mass strength. The variables used in the models are widely known and recorded operational parameters of diamond bit drilling such as bit load, bit rotation and penetration rate. To develop the models, a database covering the rock properties and the machine operational parameters collected from seven different drill holes in Turkey was constructed. Results indicate that both regression and ANFIS-based models can successfully be used to predict the rock mass strength. Adaptive neuro-fuzzy inference model exhibits better performance according to statistical performance indicators. By means of the developed models it is possible to estimate the strength of rock mass during drilling operation, especially in weak and highly fractured rock masses. The estimated strength parameters can be related to further mining engineering applications such as the assessment of excavatability, blast design and even mine design studies.     

牙轮钻机破岩形态的研究

以现场实测数据为依据,研究了钻机的破岩形态与钻进参数之间的关系,证实钻机在破岩中存在表面破碎（或称研磨区）、疲劳破碎和有效容积破碎的三种破岩形态。修正了前苏联学者ＪＩ．Ａ．史莱涅尔提出的三种破岩形态只与钻机轴压有关的理论。得出了钻机的破岩形态不仅与轴压有关,而且还与钻机的转速有关的结论。     

Optimum bit selection and operation for the rotary blasthole drilling using a Horizontal Drilling Rig (HDR) - A case study at KBI Murgul Copper Mine

ABSTRACT

This paper describes a new method to optimise roller-cone bit selection and operation by means of achieving the highest rate of penetration and bit life in a given formation that results in the lowest total cost for the hole. The performance in both areas can be ma×imised by controlling the weight applied and the rotary speed for the selected bit providing ideal hole cleaning. A Horizontal Drilling Rig (HDR) designed and used to perform full scale drilling tests in the laboratories of ITU Faculty of Mines. The block sample size of appro×imately 1.5 × 1.0× 1.0 m was taken from KBI Murgul Mine and the geotechnical parameters of the samples were investigated. According to the values obtained, the appropriate roller-cone bits were initially selected from the product lists of four different manufacturers. The optimum operating parameters were sought for each bit on the HDR as rotational speeds and weight applied on bit were the controlled parameters and the penetration rate, torque, power consumption are recorded with the aid of an advanced data acquisition system. Finally, field tests were carried out to determine the bit life under the optimum operating conditions obtained in laboratory as this leads to the optimum bit selection and operation at KBI Murgul Copper Mine.     

反循环钻头内部流场流量分配关系的建立

通过简化空气反循环钻头体内部流场特性,运用空气动力学与流体力学知识对钻头体内流量分配关系首次进行计算,得到了相应的流量分配方程式。可以看到,所列方程组具有唯一的解析解,该研究将有效确定钻头结构相关参数,且为确定空气反循环钻头在钻井过程中钻头体内各点处流场特性提供帮助。     

煤矿救援机器人头部垂直越障性能研究

提出一种用于煤矿救援的虾形六轮移动机器人,对其头部的垂直越障能力与机器人结构参数、地面摩擦系数的关系进行了分析,通过建立头部垂直越障力学分析模型,得到了机器人头部垂直越障最大高度与其影响因素的定量关系模型,并用物理样机进行了验证。     

微磨料水射流对多晶硅切割的试验研究与模型分析

笔者根据材料冲蚀磨损原理,分析探讨了微磨料水射流切割多晶硅硅锭的机理。并运用后混合微磨料射流切割装置,对多晶硅硅锭进行了单因素切割试验,从而获得了切割性能曲线。研究结果表明,微磨料水射流对多晶硅的切割完全可行,射流压力和横移速度是重要的试验数据。通过对高压磨料水射流切割性能的预测和加工参数的优化,最终建立切割表面质量经验模型,根据模型分析得出射流压力、横移速度与切割质量之间的关系。     

塔东古城地区钻头优选及应用

针对大庆油田塔东区块古城地区地层含砾、岩石硬度大、85%以上井段采用牙轮钻进,导致深部地层钻速慢,钻头磨损严重等问题,在传统钻速预测方法基础上,引入钻头磨损、地层岩性、应用井深等相关参数,建立钻头破岩效率计算方法,并结合所钻遇的地层岩性、测井资料及钻头类型等,建立钻头优选模型,实现钻头选型定量化,提出了适用于古城地区的钻头序列推荐方案。现场成功应用5口井,单只钻头进尺和平均机械钻速均得到了很大的提高,实现了钻头优选提速提效的目的,为古城地区的高效钻井施工提供了重要的技术支撑。     

抄取无石棉密封垫片的打浆设计及性能研究

采用抄取法制备无石棉胶乳密封垫片的过程中，纤维的分布形态对垫片性能有很大影响。设计了一个均匀实验表，确定4个自变量以及在自变量范围内的10个水平的工艺设计方案，对所制备的垫片进行了压缩回弹率及拉伸强度性能测试，并采用多重线性回归方法研究了各工艺参数与压缩回弹率及拉伸强度的关系。结果表明：打浆比压、打浆质量分数、打浆频率对垫片的性能影响很大。同时对垫片表面采用电镜测试得到SEM图，从测试结果可以看出，纤维分布形态与打浆工艺参数有着密切的联系。最后采用多目标优化函数对工艺参数进行了优化。     

尾砂充填料浆流变性能影响因素分析

在扩散度、坍落度实验的基础上,通过研究流变特性实验获得的流变参数,从尾砂性质、料浆浓度和砂灰比三个方面分析阐释影响尾砂充填料浆流变性能的原因。结果表明：充填料浆符合Hershel-Bulkley流体模型,在剪切速率0~220s_-1范围内,料浆浓度小于74%时均会达到层流与紊流的临界剪切速率,其实际值大于理论计算值;全尾砂经分级后,屈服应力、刚性系数整体下降,浆体的扩散效果、流动性变好;充填料浆浓度的增加造成料浆屈服应力、刚性系数整体增大,表现为扩散度、坍落度总体呈下降趋势;砂灰比与流变特性参数不呈线性关系,对尾砂充填料浆的流变性能影响较小。     

浮选精煤热压过滤脱水机理的研究

针对细粒浮选精煤深度脱水这一关键课题,提出在同一设备上组合机械与热工２种脱水方法的热压过滤方案,并通过理论分析与典型试验深入研究了热压过滤脱水的机理、技术可行性与经济合理性．结果表明,以工业余热和燃煤为热源的细粒煤热压过滤脱水方案技术经济合理,水分可降至１０％～１５％．