深井钻进时井底参数自动遥控系统用传感器的设计研究

我国正在计划打一口13000 m的特深地质井,以超过目前世界上最深的俄罗斯12262 m科拉超深井,意义重大。深井、特别是超深井钻进中,除了钻井设备、钻具(含钻头)之外,钻井工艺和操作规程也非常重要,后者实施与优化有赖于操作规程地面仪表显示的井底参数数据。但是这些井底数据与实际情况可能有较大差异,导致相应的钻井操作出现偏差和失误,直接影响钻进技术经济指标的提高。俄罗斯阿斯特拉罕国立技术大学ЕсауленкоВ.Н.教授等人,设计出了井底参数自动测量控制系统以实现高精度井底监测。其中传感器设计是该测量控制系统实施的关键,本文以方位角传感器设计计算为例对其测量原理进行讨论和分析,以期为未来我国特深地质井井底参数测控设计提供参考。     

深井钻进时井底钻头造斜导向系统的分析与建议

深井钻进中,随着井深的增加,钻进条件变得更为复杂,钻井效率降低,钻井质量不易保证,井斜问题更加难以控制。俄罗斯地质钻探工程中正在积极使用回转导向系统Роторные управляемые системы——РУС （Rotary Steerable System——RSS）,主要是利用井底钻头的造斜作用,进行增斜、减斜和稳斜钻进,可以控制井斜的方向和强度,精度很高（±0.1°）,井深可达13 km,回次长度可以达到1000 m,对于我国深井,特别是地质超深井钻进具有一定参考价值。     

PDC钻头钻进岩石破碎过程及其与钻进规程参数关系的分析研究

PDC复合片钻头在地质勘探和石油天然气钻井等领域得到了广泛的应用,取得了很好的技术经济效果。但是,对于其碎岩过程及其与钻进规程参数间的关系研究不够深入,影响了技术经济指标的进一步提高。俄罗斯钻探工作者在这方面做了很多工作,取得了一定效果,值得引起我们的注意。例如,他们建议,由于岩石破碎方式是变化的,所以,尽量使岩石破碎处于体积破碎状态;如果把钻头每转进尺能耗量指标作为一个评价指标考虑进去,则评价系统会更加科学和更加全面;钻头每转进尺,不是越高越好,有一个最优值,这个最优值与钻进规程参数密切相关;提出了临界钻进规程的概念,即当轴载和转速的乘积高达一定数值时,切削具温度急剧上升、钻头磨损明显加剧,冲洗液量再大也无济于事,因此,此时应该采取措施,及时调整规程参数,避免钻进过程处于临界规程状态,以便使钻进处于正常状态,继续钻进下去。     

深部钻进井底冲洗液压力自动控制系统分析研究

我国计划施工一口深度为13000 m的地质特深井,意义重大。在深井钻进中,特别是超深井钻进中,如何把井底的钻进工况参数准确及时地传送到地面,进行调节控制,以保证正常钻进和提高钻探技术经济指标,俄罗斯专家提出了组合联系通道。如何控制冲洗液井底压力,以保证钻进安全,防止事故发生,需要有一个自动控制系统,以及如何解决此系统中的信号响应滞后问题,俄罗斯钻探科研人员在这些方面做了大量的工作,取得了一定成果。这些研究成果值得引起我们的注意。     

井底参数新型检测手段设计研究

绝缘硅（SOI）是一种新型电子材料。俄罗斯利用SOI技术设计研究出了一种新型井底参数检测手段,包括顶角测量仪和井底钻井液压力测量仪。这种手段具有热稳定性好、抗辐射能力强、精度高、灵敏度好和可靠性高的特点。建议引起重视并对此进行讨论和研究。     

关于金刚石钻进规程参数合理配合的分析研究

机械钻速、钻头进尺和每米钻探成本通常称之为是钻探工程的主要技术经济指标。这些技术经济指标均与选用的钻头、所用钻进规程参数和操作技术紧密相关。选用的钻头应与所钻地层的硬度、研磨性(可钻性)相适应。操作技术主要取决于司钻人员的技术、经验和水平。而钻进规程参数的选取和确定及其合理配合则是非常重要的一个因素,不可忽视。提出了临界钻进规程的概念。临界规程是一条红线,不可逾越,否则就会发生事故。正常钻进规程时,钻压和钻头转速应该合理配合,冲洗液量宜保证岩粉处于正常规程状态,以得到理想的钻探工程技术经济指标。建议根据功率表读数变化来调整钻压和钻头转速的合理配合,利用流量计监控孔底的冲洗液数量,严格控制临界规程的形成,把经验打钻和科学打钻结合起来。     

微型圆柱状岩样钻进参数室内试验研究

针对钻孔局部壁面应力全解除法地应力测量时,需要在钻孔侧壁上钻切出直径为30mm、长度不小于40mm的微型"悬臂梁"状圆柱形岩样的要求,设计了一套钻切微型圆柱状岩样的室内试验平台。分别以单位时间的钻进深度、钻压、钻头转速作为钻进控制模式,研究了在红砂岩、大理岩、花岗岩3种长方体岩块上钻切微型圆柱状岩样的钻进效果,结果表明,以钻头转速作为钻进控制模式比较理想。定量给出了用于钻孔局部壁面应力全解除岩样切割钻进时的钻头转速、钻压、以及马达功率参数的建议选用范围,从而为开发基于钻孔局部壁面应力解除法的侧壁岩样切割工具提供了参考。     

压力传感器参数检测系统的研究

针对压力传感器参数随温度变化的实际,应用单片机对压力信号进行检测,通过神经网络对检测信号进行修正,提高了传感器的检测精度。     

基于虚拟仪器的钻进参数监测系统

为监测钻进参数,利用虚拟仪器技术,开发了一套钻进参数监测系统,实现了对泵压、钻压、转速等参数的监测.本系统硬件采用研华公司的ADAM-5000系列数据采集模块;软件使用LabVIEW,介绍了系统的设计,系统实现的思路和方法.     

千米深井长距离贯通测量关键技术研究与应用

煤矿长距离贯通测量关键技术对于煤矿开采具有重要的价值,笔者结合自身的工作经验,以具体的工程为实例,对千米深井长距离贯通测量关键技术进行了系统的论述,希望以此来促进我国煤矿开采技术的发展。     

ZZJ127(A)煤矿定向钻机参数监测系统

研制了基于通用型PLC控制器为核心的ZZJ127(A)煤矿定向钻机参数监测系统。结合所配套定向钻机功能复杂、布局紧凑和安装空间受限的实际问题,重点介绍了参数监测系统的关键元件选型设计、防爆结构设计、系统硬件设计、系统软件设计等关键技术。通过性能测试表明,该参数监测系统性能稳定,能准确监测钻机运行的各种钻进参数,各项指标达到设计要求。     

超深井提升系统防坠装备核心参数研究

在介绍我国超深井发展前景的基础上,对超深井缠绕式提升系统及其防坠系统进行了阐述,并针对防坠系统制动力等参数的确定进行了说明。     

深井巷道围岩支护参数的优化研究

针对影响深井巷道围岩稳定性的各种因素,以良庄煤矿31506运煤巷为研究背景,结合理论设计法得到的支护参数提出3种巷道支护参数方案。采用FLAC~(3D)数值模拟对每个支护参数方案的应力场、位移场进行分析,最后确定方案2对控制巷道围岩稳定性最为有利。     

钻进规程参数与金刚石钻探机械钻速相关性的试验研究

作者选择钻头回转线速度（转速n）v_s、比压p、p×v_s以及流量Q为自变元，以金刚石钻探的平均机械钻速为因变元，采用直观分析、回归分析以及方差分析相结合的方法，探讨了它们之间的相关性规律。本文的结论和认识对金刚石钻探规程参数的优选，提高其技术经济效益有理论和实际意义。     

回转钻进钻孔测量系统及其在寺河矿的应用

目前,尚未在煤矿普通回转钻进工艺中见到利用钻孔测量系统对钻孔进行轨迹测量的相关报道。因现有技术无法对普通回转钻进瓦斯抽放钻孔的实际轨迹进行有效监测,导致瓦斯抽放钻孔施工不到预定位置,出现瓦斯抽放盲区,煤与瓦斯突出事故时有发生。基于以上问题,利用地球重力场和地磁场原理,首次研制了普通回转钻进钻孔测量系统,并利用该套系统对瓦斯抽放孔的施工及相邻钻孔的设计布置起到了很好的指导作用。     

基于有限元的钻进参数相互影响机理研究

在实际的岩土钻进过程中会经常遇到软弱岩土层、破碎带及断层、岩溶、高地应力等不良地质,因此给 钻进工程带来一系列问题和灾害。 众多文献资料和试验数据证明,此类问题与钻进的运行参数以及岩土的力学参数 有着密不可分的关系。 由此,本项目以 PDC 复合片钻头为研究对象并进行仿真模拟分析,设置不同的岩体参数以及 不同的钻进参数,将在不同条件下所得的作业数据进行分析研究,揭示钻头在不同岩石中钻进参数表现的区别和在 不同岩体在相同钻进条件下轴压和扭矩的区别和联系。 分析发现岩石性质越好的其 Mises 等效应力就越高;在一定 范围内钻头轴压和扭矩均与钻速呈现出正相关的关系,钻压的提高增加了钻齿的切入深度与岩石切削作用,扭矩继 而随之增加;在相同钻速条件下转速的提高并没有对轴压产生较明显的影响,扭矩则呈现正相关变化。 最后通过 Python 语言建立人工神经网络,经过机器学习对数值模拟数据和实际钻孔数据进行训练,验证利用钻进参数和机器学习 的方法来实现对岩石种类的判识具有可实现性,最终结果表明对模拟数据训练预测的准确率达到 90%左右,实际数 据的准确率最高达到 78%。     

基于HCDF-6型钻机钻进参数实时监测系统的设计

本文介绍了利用嵌入式计算机实现全液压岩心钻机钻进过程中的实时监测及控制系统.该系统结合中国地质装备总公司技术中心研制的HCDF-6型钻机,提供了一套自动监测和控制系统,选用传感器和电控液压阀,在Visual Studio 2005平台中用C++语言实现了数据读取和程序处理功能,通过电液比例阀的自动响应调整,以达到钻进过...     

深井综合注浆法注浆参数的研究与应用

本文介绍了深井综合注浆法注浆参数研究的成果与应用，说明了综合注浆法的发展方向。