多参数液动潜孔锤测试平台的研究

液动冲击回转钻进技术现已广泛应用于地质勘探领域,但在石油、地热、煤层气等其他钻井领域应用还较少。原因之一是现有的液动潜孔锤正常工作所需泵量和泵压与输出冲击功和冲击频率难以适应上述钻井领域的要求。针对这一问题,分析了冲击功与冲击力的关系,利用压电石英传感器测定液动潜孔锤的冲击功,并研制了多参数液动潜孔锤测试平台,探索液动潜孔锤结构参数对其输入、输出性能参数的影响,以适应不同领域钻井技术的要求。新研制的液动潜孔锤测试平台由数据采集和处理模块、循环动力模块和机械固定模块3个主要模块组成,实现了在尽可能不破坏液动锤结构的前提下对其输出冲击功、冲击频率及泵量、上下腔压力、背压等多个参数进行实时动态监测,进而开展液动潜孔锤理论研究,进一步提高其研究水平和适用领域。     

液动潜孔锤钻进技术在潘一煤矿井下穿层钻孔中的应用

在煤矿井下硬岩及超硬岩中施工穿层钻孔时,聚晶金刚石复合片(PDC)钻头回转钻进工艺存在钻头消耗量大、钻进速度慢等问题,严重制约着瓦斯抽排孔的施工速度与效率。针对PDC钻头回转钻进超硬岩的技术难题,采用高能液动锤、高压乳化液泵、煤矿用履带式全液压钻机等钻进设备,使高能液动锤输出高频、大冲击功破碎硬岩,通过优化高能液动锤冲击—回转钻进工艺技术的钻进规程参数,实现超硬岩穿层钻孔快速钻进。经过新安煤矿工程验证,冲击—回转钻进工艺大大提高了煤矿超硬岩穿层钻孔的钻进效率,降低了钻头消耗量,有效解决了硬岩穿层钻孔的钻进难题。研究结果表明：高能液动锤超硬岩快速钻进工艺的最优钻进规程参数为泵压13~14 MPa、泵量200 L/min、钻压2~3 MPa、转速50~60 r/min。

     

YZX108型液动潜孔锤的研制与试验

采用理论计算、三维模拟、室内调试和野外试验相结合的方法成功研制出了YZX108型液动锤,完善了YZX液动锤的口径系列。通过室内调试确定了该液动锤的工作参数及特性。生产试验证实,该液动锤具有结构简单、工作稳定、适应性广、冲击功大等诸多优点,可在常规金刚石回转钻进困难的燧石灰岩等硬岩地层应用并取得较理想的效果。     

球卡式绳索取心液动锤的试验研究

针对现有SYZX系列绳索取心液动锤中存在的内管总成上浮问题,研制了球卡式绳索取心液动锤,改善了内管总成浮动问题,增大了冲击功输出,进一步提高了钻进效率。室内和生产试验证实,该球卡式绳索取心液动锤钻具原理可行,打捞和定位成功率在95%以上。但在生产实践中还需要对局部细节进行完善。     

高能射流式液动锤低阻高效冲锤结构研究

为了对SC-86H型高能射流式液动锤冲锤结构进行优化,应用CFD动态分析,对2种不同冲锤结构的射流式液动锤模型进行了研究。计算表明:在相同输入流量下,新型冲锤结构的射流式液动锤与原冲锤结构相比性能具有优势,冲击末速度得到了提高,冲击功与能量利用率平均增长7.9%与12.7%,新型冲锤结构减小了流体阻力消耗的能量,更有利于高能输出。另外,通过Ls-dyna非线性动力学分析,对2种冲锤结构的碎岩效果进行了研究,并对新型冲锤应力强度进行了分析。结果表明:新型冲锤结构的能量传递效率更高,且满足疲劳强度校核,相同冲击末速度下,岩层吸能值高于原冲锤结构;新型冲锤结构的吸能率较高,2种冲锤模型的吸能率随入射能量成非线性增长。     

地热井射流式冲击器冲击回转钻进的分流试验研究

液动冲击器冲击回转钻进技术应用于地热井钻进中,可以数倍提高钻进速度。但由于钻进工艺要求,钻进中泵量高,钻压大,泥浆固相含量高,对冲击器工作影响很大。研究分流对冲击器的影响,采用分流技术,改善流量过大对冲击器的负面影响,提高冲击器工作稳定性,提高钻进效率,推动液动锤冲击回转技术在地热井钻进中的应用。     

大冲击功液动锤的研究及其应用

从液动锤基础理论出发，依据理论计算公式，科学建立数学模型，开发计算机软件，对波动锤内部动力过程及工作参数进行计算机模拟仿真电算，寻求大幅度提高冲击功的途径和方法．以ＳＣ－５４型小口径射流式液动锤为实验研究对象，理论研究与实际实验研究相结合，使其冲击能比原有值大幅度提高，展示了液动锤的良好发展前景。将实验室实测数据与电算程序进行拟合，使电算值与实测值高度吻合，进而实现波动锤的计算机辅助优化设计。     

贯通式绳索取心液动锤钻具构想

传统的绳索取心式液动锤均为上下一体式，口径比较小（钻孔直径D芍95mm，液动锤直径d＜74rum），冲击功小（W＜30J）。而且冲击功要通过几米长的岩心外管传到钻头，冲击功损失大，传递效率低：p＝（l－k）（GI＋0．31G2）八GI＋GZ）（1）式中：GI——冲锤产生的重力；GZ——被冲击件的重力；k——冲击波损失系数，与冲击功传递距离、冲洗液密度及粘度有关。由上式可见：在GI一定的情况下，被冲击部分重力及长度越大，q越小。传递效率与取心长度不可调和的矛盾使得绳索取心液动镇的岩心管长度不超过3m，远达不到正规绳索取心的8～gm，…     

液力冲击器随钻监测仪的研制

液力冲击器锤(又称液动锤)是靠高压钻井液为．动力介质实现冲击回转破碎岩石,它在地下儿百米以至儿千米的钻井中工作：传统的研究方法是在实验室模拟井内工况获得有关工作数据。由于井内情况的复杂性,地面实验并不能真实反映液动锤在井内的工作条件,改进液动锤的设计往往缺少实际工作数据。基于这点考虑,开发了液动锤随钻监测仪,     

YZ-54型冲击器

YZ-54型阀式正作用液动冲击器，是地矿部勘探技术研究所根据1983年鉴定的YZ-54-Ⅱ型冲击器在推广使用中出现的问题，而重新改进设计、由太原探矿机械厂生产的一种改型产品。于1986年12月通过了鉴定。（一）主要技术规格外径（mm）：φ54；冲锤重量（kg）：6；阀程（mm）：6、9；自由行程（mm）：3；工作泵量（m~3/min）：0.04～0.08；工作泵压（MPa）：0.6～2.7；冲击频率（Hz）：25～52；单次冲击功（J）：5～16；长度（mm）1300；重量（kg）：17；工作介质：清水、泥浆。     

蓄能式液动潜孔锤的研究

蓄能式液动潜孔锤是一种反作用式潜孔锤,具有低能耗、小排量、大冲击功和高能量利用率的特点。以芯阀结构为例,介绍了蓄能式液动潜孔锤的结构特点及其工作原理,阐述了新型蓄能式液动潜孔锤的研制过程和技术优势,以及应用效果。指出了存在的问题和改进的建议。     

煤矿井下主排水系统节能技术改造

针对煤矿井下主排水系统设计中主排水泵台数多、供电电压高、输出功率大、启动电流大、运行工况复杂、停车时对设备产生冲击等情况,对井下主排水系统进行技术改造,使用QBGIB0/6000R防爆型高压软启动器对排水泵电动机进行降压启动,利用PLC技术实现煤矿井下主排水系统的自动控制,达到节约电能目的。通过改造,主排水系统运行良好,节能效果明显,具有很好的经济与社会效益。     

不同轴向静压下硬岩受频繁动力冲击作用下的力学特性研究

为了研究在不同轴向静压条件下硬岩受频繁动力冲击作用下的力学特性,对取自冬瓜山铜矿深部(900m)的矽卡岩试样进行动力冲击试验。试验结果表明:轴向静压对岩石累积冲击次数影响显著,累积冲击次数与轴向静压呈二次函数下降关系。随着冲击次数的增加,弹模整体呈下降趋势,不同轴向静压下,弹模随冲击次数表现出不同的变化特征;随着冲击次数的增加,峰值应力整体呈降低趋势,轴向静压对峰值应力的影响显著。不同轴向静压下,试样随冲击次数表现出不同的能量耗散规律,当轴向静压为75MPa时,试样出现了吸收能量的现象;当轴向静压为85 MPa和100 MPa时,试样在冲击作用下始终为释放能量,说明在高应力作用下,储存在试样内部的弹性应变能已经能够完全提供试样发生破坏所需要的能量,此时,岩石在动力扰动的诱导作用下极易发生破坏。这一现象为揭示深井开采过程中的岩爆发生机制提供了依据。     

系列高效液动锤的研究与应用

传统的液动潜孔锤适应孔深较浅、孔径范围小。传统的正作用式液动潜孔锤阀、锤的工作弹簧对冲击能量影响大、弹簧寿命短,易损坏,其在不正常工作时将截断液流通道,必须提钻检查,否则将会出现烧钻事故;传统的双作用液动锤主要是靠锤、阀各自的上下活塞面积差产生的压力增高而工作,运动密封副多,对冲洗液质量要求高、运动阻卡几率大,固定式节流环对冲锤下行做功将产生一定的阻尼作用。YZX系列高效液动潜孔锤和SYZX系列绳索取心液动锤克服了传统液动锤的诸多不利因素,通过从基础理论研究、结构优化设计、产品规模开发,使我国液动锤技术得到了大幅度的提升,并作为一种高效、简便、节能的新产品,在生产实践中获得了良好的应用效果。     

水源热泵在地下矿山的应用

为实现燃煤锅炉提质增效改造,通过分析某地下矿山的现实条件以及经济性比对,决定将其燃煤锅炉改造为水源热泵空调系统,项目共投资1 300余万,历时4个月完成。通过运行前后对比可以看出,水源热泵空调系统起到了节能减排、环保高效的作用,正确推广和使用水源热泵将对我国的节能减排工作产生深远的影响。     

用于综掘机内喷泡沫的水射流吸液装置研究

综掘机内喷管路弯曲细小,泡沫输送过程中阻力较大,传统的定量泵添加装置无法在煤矿井下环境使用,文丘里添加装置阻力损失大,出口压力较小,无法满足泡沫输送的动力需求。因此研究高出口压力水射流吸液装置具有重要意义。借鉴液体射流泵的原理,利用水射流形成的负压添加发泡剂,对水射流发泡剂添加装置不同结构尺寸下的吸液特性进行了研究。通过数值模拟进行结构参数的初步设计,探明其对流场特性及压力损失的影响规律;实验室实验验证模拟结果的可靠性。结果表明,在现场条件下,喷嘴孔径为3 mm,喷嘴出口与喉管入口距离为2.5 mm,喉管直径为5 mm,喉管长度为30 mm时,吸液效果最佳,压力损失最低,装置稳定性最高,能够满足高输送阻力下的发泡剂稳定添加。     

浅层地热能水源井工程问题与技术研究

浅层地热能具有储量大、分布广、埋深浅、易开发等特点,是可再生新能源。在传统能源资源紧张和环境恶化形势下,大力开发利用浅层地热能对全球低碳经济和节能减排具有重要的意义。水源热泵以能量利用率高、成本低、维修方便的优势占据重要地位,其中水源井是其关键,水源井的工程质量将直接影响着系统运行、回灌和使用寿命。通过大量的调查,分析研究了目前水源井工程存在的突出问题,并在试验和实际经验基础上提出了合理的水源井工程技术。     

弹性变形对轴向柱塞泵滑靴副能量损失的影响

滑靴受外力作用时会发生弹性变形,影响滑靴副的摩擦润滑性能,增加滑靴副的能量消耗,降低轴向柱塞泵的功率传递效率。在高速重载工况下,滑靴的弹性变形不可避免,需要考虑弹性变形对滑靴副能量损失的影响。为了减小滑靴副能量损失和提高轴向柱塞泵能量调控性能,建立1种考虑滑靴弹性变形的功率损失模型。讨论柱塞腔压力、主轴转速以及结构参数等关键参数对滑靴副功率损失的影响。结果表明：A4VTG90泵滑靴副的泄漏功率损失为1.93~2.3 W,黏性摩擦功率损失为228.5~240.3 W,主要集中在泵的排油区;滑靴副能量损失主要以黏性摩擦功率损失为主,泄漏功率损失比较小;阻尼孔长度直径比对滑靴副能量损失影响显著,选择合适的结构参数能改善滑靴的工作性能;滑靴的结构优选值范围如下：滑靴的半径比为1.2~1.6,阻尼孔的长度直径比为4~5。     

矿用立泵在济三煤矿工作面排水中的应用

一般的潜水泵在输送含沙水、泥浆水或污水时技术性能急剧恶化,主要原因是固体之间是撞击磨损.矿用立泵的流道设计符合固体流场的变化规律,叶轮发生的主要是摩擦磨损,极大地延长了潜水泵的使用寿命.采用KL120-50型矿用立泵进行井下工作面低洼点处排水,轻便安全、高效节能,能够适应矿井复杂多变的环境.     

关于高温矿井地面集中制冷降温系统节能设计分析

地面集中制冷降温系统是高温矿井的能耗大户,解决好该系统的节能问题,对高温矿井的节能降耗意义重大。文章从一次冷媒水泵的节能设计入手,提出了高温矿井地面集中制冷降温系统一次冷媒水泵节能设计分析的方法。为制冷降温系统,节能降耗设计人员提供参考。