旋转冲击钻井工具在塔河油田12区块应用效果分析

简述了旋转冲击钻井工具的特点以及使用原理,其较以往其它提速工具不同之处是结合了机械冲击和水力脉冲破岩两方面的破岩能力。重点分析了该工具在塔河油田12区块使用后的提速提效对比情况以及不同地层的提速情况。目前该工具已经在塔河油田12区块多口井进行了使用,都取得了明显的效果,最低提速为25%,最高提速近45%。分析认为,该工具对于12区块哈拉哈塘组地层而言,提速效果不很理想;对于使用常规"PDC+螺杆"钻具组合可钻性较差,机械钻速不高的井段和地层钻速提高明显,原来钻速较低的井段,钻速提高越快,比如卡拉沙依组和东河塘组地层钻速提高明显很多,最高达到60%以上,一般也在30%以上;同时使用该提速工具后,钻时变得逐步均匀,每米钻时驱于平均,钻头的破岩能力均向化。     

振动冲击原理在大口径破岩钻进中的应用

目前使用的大口径工程施工钻机,设备种类较多,从钻进地层来看,一般对钻进覆盖层问题不大,而在破岩钻进中效率较低,存在以下问题。在现有的大口径破岩钻进中,方法有回转钻进、钢绳冲击钻进等方法。对回转钻进中常用的为刮刀钻进或滚刀钻进,此时影响钻速的主要因素是钻压。众所周知,随着钻压递增岩石破碎可分为:表面破     

爆炸冲击能和膨胀能破岩作用机理研究

为研究岩石破碎过程中爆炸应力波与爆生气体膨胀的作用，进行了耦合装药爆破实验。结果表明，耦合装药爆破时爆炸冲击能（Ｅｓ）和部分膨胀能（Ｅｂ）进行冲击加载，在介质中依次激起原生和次生爆炸应力波。不同Ｅｓ／Ｅｂ比值条件下，介质爆破致裂效果与破碎质量出现明显差异的主要原因，是这两个应力波加载水平发生了变化，进而影响到介质的爆破破裂行为。由此认为，Ｅｓ和部分Ｅｂ在破岩过程中所起的主要作用，是通过应力波与缺陷相互作用使岩石产生破裂的方式进行的；以（准）静态形式存在的部分Ｅｂ的主要作用，是促使爆破块度与岩体分离。     

液压冲击型破岩机探讨

介绍了液压冲击型破岩机的原理、结构及其应用。     

冲击地压矿井深部软岩破碎巷道注浆加固技术研究

为解决冲击地压矿井深部破碎软岩巷道大变形问题,针对义马矿区常村煤矿西翼辅助运料斜巷复杂工程环境,分析了巷道破坏特征,揭示了巷道变形破坏机制,指出高原岩应力、多次采动、围岩承载力差、频繁微震事件、围岩锚固性能差综合因素作用下造成巷道破坏失稳。提出该类巷道控制对策,采用全断面注浆及强力注浆锚索加固系统,确定注浆加固方案、参数和工艺,利用矿压观测和全景窥视围岩内部状况检验加固效果。工业性试验结果表明方案能够有效控制围岩变形,巷道断面收缩率降低70%,维护成本降低35%。     

破岩方式与最佳破岩成孔方法探讨

文章从分析破岩机理入手，对不同破岩方式作用下岩石的破碎过程进行了简要论述，推导出了对应的公式。通过对几种常用的破岩成孔方法进行分析，得出了最佳破岩成孔方法。     

基于LS-DYNA的锚杆钻机冲击旋转破岩机理研究

分析了锚杆钻机冲击旋转钻进时,动力头冲击凿岩原理、岩石破碎的外载荷特点及应力分布状况、岩石破碎时的物理过程等;最后使用LS-DYNA有限元分析软件,建立了冲击凿岩系统的有限元模型,对岩石的冲击破碎结果进行仿真与分析,为锚杆钻机的动力头冲击特性研究提供了理论基础。     

钻孔冲击破岩掘进过程的数值模拟与工艺探讨

为解决现有硬岩掘进方法进尺效率低的问题, 提出了使用液压冲击设备进行超硬全岩巷道快速掘进的新工艺和新方法。通过APDL编程, 利用“生死单元”对超硬岩体的钻孔冲击破碎过程进行了模拟和分析, 并在锦州凌海白台子乡花岗岩采石场进行了现场工艺试验。结果表明, 钎杆冲击位置与钻孔的距离应控制在0.15～0.2 m, 钻孔半径以0.035 m为宜。钻孔冲击破岩的效率约为无钻孔冲击破岩效率的4倍, 钻孔冲击破岩可以实现硬岩掘进, 但工艺还有待进一步优化。     

劈石器破岩技术应用研究

介绍了几种矿岩大块二次破碎的基本方法,分析了劈石器破岩的基本原理及其主要特点,阐述了劈石器破岩的试验情况。研究和试验表明,劈石器是一种新型、实用、低成本的矿岩二次破碎设备,具有广阔的应用前景。     

冲击切削破岩的混沌动力学特性

运用MATLAB软件对切削力时间序列反演计算,研究分析了破岩过程的混沌动力学系统和行为。其结果表明,在切削破岩中,关联维数可以识别不同冲击能下切削破碎岩相对应的破碎强度奇怪吸引子,为冲击能的有效发挥提供了新的判别依据。     

超硬全岩巷复合破岩技术的探索

为了解决目前国内外超硬全岩巷掘进存在的进尺慢、安全性差、效益低等问题,采用超高压水力破岩技术和液压冲击破岩技术进行超硬岩破碎。在简要阐述超高压水力破岩技术和液压冲击破岩技术的典型结构和原理之后,对2种破岩技术的可实施性进行了分析和计算。     

新型破岩滚刀高压密封结构设计及应用

竖井钻机破岩滚刀密封寿命已成为钻井法发展的瓶颈,针对现有破岩滚刀的密封结构,分析了钻井法凿井中滚刀密封失效的原因,根据目前钻井法深井作业需求,对破岩滚刀密封结构进行了改进,并进行了新型高压密封结构性能试验,结果表明该结构密封性能良好,符合深井竖井钻进破岩滚刀高压密封性能的要求。     

新型破岩滚刀高压密封结构设计及应用

竖井钻机破岩滚刀密封寿命已成为钻井法发展的瓶颈,针对现有破岩滚刀的密封结构,分析了钻井法凿井中滚刀密封失效的原因,根据目前钻井法深井作业需求,对破岩滚刀密封结构进行了改进,并进行了新型高压密封结构性能试验,结果表明该结构密封性能良好,符合深井竖井钻进破岩滚刀高压密封性能的要求.     

反井钻井镐形镶齿滚刀破岩试验研究

根据反井钻井在坚硬岩石钻进中出现的滚刀破岩效率低、使用寿命短等问题,研制了新型镐形刀齿。通过破岩试验,镐形镶齿滚刀有较好的破岩效果,适合于在硬岩及中硬岩层中推广应用。     

反井钻井镐形镶齿滚刀破岩试验研究

根据反井钻井在坚硬岩石钻进中出现的滚刀破岩效率低、使用寿命短等问题,研制了新型镐形刀齿。通过破岩试验,镐形镶齿滚刀有较好的破岩效果,适合于在硬岩及中硬岩层中推广应用。     

自激振荡旋转冲击钻进工艺应用研究

自激振荡旋转冲击钻进工艺可提高碎岩效率,提升机械钻速。在冀中地区北部试验井中进行了应用试验。试验井段钻孔直径215.9 mm,钻具组合为PDC钻头+ZJXC-178型自激振荡冲击工具,分试钻井段和后续井段两个井段进行了现场应用试验。通过对同井、邻井的扭矩、钻头使用情况、机械钻速及岩屑等分析对比,自激振荡旋转冲击钻进工艺显著提升了钻井速度,实现了高达73.4%的提速效果,并且单只钻头的进尺量也得到了48.2%的提升。验证了该工艺在提升钻井效率方面的有效性,在保证钻头破岩切削力的同时,有效减小了扭矩的突变,显著抑制了钻头粘滑振动现象,从而实现提速的同时保护钻头。     

新型破岩滚刀高压密封结构设计及应用

竖井钻机破岩滚刀密封寿命已成为钻井法发展的瓶颈,针对现有破岩滚刀的密封结构,分析了钻井法凿井中滚刀密封失效的原因,根据目前钻井法深井作业需求,对破岩滚刀密封结构进行了改进,并进行了新型高压密封结构性能试验,结果表明该结构密封性能良好,符合深井竖井钻进破岩滚刀高压密封性能的要求。     

高不力脉冲破岩技术的发展及其应用

详细论述了国外高压水脉冲射流破岩新技术的技术装备、工作原理和应用前景。对我国无爆破破岩技术的发展具有一定参考价值。     

可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井关键技术与装备

我国西部煤矿资源开发是保障煤炭资源供给的战略性任务,少人、安全、绿色、机械化、智能化矿井建设是现阶段煤炭智能化发展的必然趋势和重要方向。首先梳理了我国煤矿斜井和竖井全断面机械破岩掘进技术和装备现状,分析了适用煤矿井筒掘进的不同类型装备机械破岩掘进工作面临的共性难题;针对可可盖煤矿典型的西部富水弱胶结地层条件,确定了可可盖煤矿斜井和竖井联合开拓方案,并从地层条件、装备性能、围岩控制和经济合理性等方面,研判了采用斜井TBM掘进和竖井钻机钻井的可行性,提出了智能化建井建智能矿井的理念,构建了可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井模式;针对可可盖煤矿地层岩石强度低、扰动敏感的特性,突破了斜井敞开式TBM掘进高效破岩与围岩控制、连续排渣、装备推进与支撑协同控制等技术,实现了TBM姿态大幅度调整,一次掘进断面面积40 m2,形成了“探-破-支-运”一体化连续掘进技术体系,单月最高掘进进尺523.8 m;首次在西部富水弱胶结地层中采用竖井钻机钻井,提出了全岩地层竖井“一钻完井”工艺,形成了适用我国西部煤系地层钻井法凿井的大型竖井钻机及其配套装备体系,包括大直径全断面钻头结构、稳定钻杆、大型门式起重机以及竖井钻机高效集中控制系统,攻克了竖井钻机配套大型门式起重机安装、起下钻智能控制、竖井钻机高效钻进等关键技术与智能监控难题,实现了西部富水弱胶结岩石地层8.5 m大直径井筒高效钻进,单日最高钻进进尺10.8 m。