国内外非开挖定向钻机及其智能控制技术

介绍了非开挖定向钻机及其智能控制技术的国内外发展现状，总结了非开挖定向钻机技术的发展趋势，提出了钻进导向控制技术、定向钻机专用控制技术、地下电缆与管道探测防触碰安全保护技术、钻进软件开发技术和智能故障诊断技术是我国非开挖定向钻机行业为占领国际市场、面对国际竞争所需要发展的关键技术。     

定向钻进过程的智能化控制技术研究与应用

在非开挖地下管线定向钻进过程中,优选钻头的钻进参数是实现钻进自动化与智能化的关键问题.通过对工程所在地基本地质条件、已有地下管线种类及分布特征的研究建立起定向钻进智能控制知识信息库,可以为钻机的智能钻进提供知识、逻辑、数据参数等数字化基础信息,引导钻机在具体的土层特征、钻进深度、钻进角度、钻速、推力、扭矩、钻进液状态等参数控制下,实现非开地下挖管线定向钻进的计算机智能化控制,有效规避施工风险,提高非开挖智能化定向钻进技术的经济效益和社会效益.     

基于ARM的非开挖钻进轨迹控制系统设计

在分析非开挖钻机钻进轨迹控制系统设计原则的基础上,讨论非开挖钻机导向系统的探头单元、跟踪器单元和同步器单元的硬件组成及设计方法,以及各部分的接口电路及元件参数;设计基于ARM的非开挖钻机的钻进轨迹控制系统,为非开挖钻进铺管技术的推广应用和提高非开挖钻机的自动化水平提供了技术支持.     

定向钻进施工对地下重大构筑物的保护

水平定向钻进技术作为一种现代非开挖施工新技术,随着我国城市化进程的加快而快速发展。工程实践证明:要保证非开挖水平定向钻进技术在穿越地下重大构筑物施工过程中的成功实施,首先要认真做好施工前的准备工作,其次要在施工中提高施工工艺技术水平,更重要的是要加强对地下重大构筑物的施工监测保护。     

超深定向钻探技术在川藏铁路隧道勘察中的应用

针对川藏铁路沿线地形高差大,隧道工程顶部地形陡峻,隧道长、埋深大,交通条件极差,竖向深孔勘探无法实施等难题,以及现有定向勘探钻机在高山峡谷地区铁路勘察适应性差和定向勘探技术不能满足铁路隧道勘察对全孔地质岩芯取心的技术要求等方面存在的不足,提出开展超长绳索取心定向钻探器具与装备研发、钻进技术与工艺研发、勘探模式研究以及铁路超长定向勘探应用与示范工程。通过阐述超深定向钻探技术在川藏铁路隧道工程勘察中的应用现状,提出其发展建议。结论表明：1）通过超长水平定向勘探技术与装备研发,解决了川藏铁路水平深孔钻探装备难题,创新形成一套水平绳索定向钻进器具与工艺,实现国内零突破,形成一套超长绳索取心定向勘探工法。2）通过自主研发的GXD-5S千米级全液压动力头定向钻机和超长绳索取心定向钻进技术成功应用于川藏铁路卡子拉山一号隧道,并作为示范工程创造了国内水平绳索钻杆PQ（直径122mm）深度588m和HQ（直径96mm）974m两项最新记录。3）基于水平钻探、斜向钻探和仰斜定向钻探三种勘察模式,构建了高山峡谷地区隧道勘查设计特殊地质因子获取地质新模型。4）川藏铁路雅安至昌都段共完成超深绳索取心定向勘探钻探27孔,其中最深水平定向钻孔深度达1616.8m,是国内采用NQ系列水平绳索取心最深钻孔,为超深定向钻探技术更好的服务铁路勘察设计和推广应用提供支撑。     

非开挖定向钻牵引技术在市政工程中的应用

以常州龙城大道改扩建工程牵引管施工为例,介绍了非开挖定向钻牵引技术的基本原理,针对施工现场存在的问题,对非开挖定向钻牵引管技术施工工艺进行了详细介绍,同时对施工过程中的质量控制进行了探讨,对类似工程施工有一定的借鉴作用.     

水平定向钻进中的钻进曲线和泥浆阻塞分析

从理论上详细分析了水平定向钻进技术中的一些常见事故,并以国外某机场因使用水平定向钻进技术不当,造成机场跑道隆起,以至影响机场航班正常起降的事故为背景,并希望对我国的类似项目提供一定的的借鉴、参考价值.     

软岩隧道开挖不良部位支护实用技术

针对软岩和极软岩的开挖支护难题,根据软岩工程特征、变形机理和工程实测的正反监控,分析了软岩开挖不良部位特征,提出了不良部位耦合支护控制技术．实践中采用非等强度耦合控制技术对不良部位实施二次支护,成功控制了围岩的变形,保证了工程开挖的稳定．该技术具有控制简单、安全可靠、速度快、支护费用低等优点．同时,还指出该研究主要对象为一般软岩,对多层、断裂破碎等复杂岩体情况的适用性尚待探讨．     

非开挖技术在市政管网工程中的应用研究

随着城市建设的不断发展,非开挖技术以其施工负面影响较小、所占场地较少、对道路交通及人们正常生活影响较微弱等优势得以迅速发展.以顶管法为例,介绍非开挖技术工作机理及其在市政管网工程中的应用,并在此基础上提出了非开挖技术所面临的困难,如非开挖技术标准和规范尚不完善,直接可观察性较差,以及存在建设风险隐患等,最后对其发展前景进行了展望.     

砂粘土层盾构施工几项技术的探讨

本文总结探讨了北京地区砂粘土层中浅埋隧道应用加泥式上压平衡盾构施工时的几项关键技术,包括盾构选型,开挖面稳定控制技术,背后充填注浆技术,地面沉降控制技术和纠偏技术,文章详述了盾构施工引发的地面沉降发展变化规律、可塑型背后充填浆液及目标土压力的设定。     

浅层大斜度井轨迹控制技术

P136平台是陕北油田的一个大斜度长稳斜段定向井平台,平均井深1310m。该平台井具有造斜点浅、地层软、水平位移大、防碰系数高等特点,施工难度极大,为此,采用了井眼轨迹控制技术。这些技术及措施的应用不仅避免和降低了井下故障的发生,而且能使施工井满足井身质量要求,为今后该区域推广钻探大斜度定向井提供了借鉴。     

Evolution and application of in-seam drilling for gas drainage

The presence of seam gas in the form of methane or carbon dioxide presents a hazard to underground coal mining operations. In-seam drilling has been undertaken for the past three decades for gas drainage to reduce the risk of gas outburst and lower the concentrations of seam gas in the underground ventilation. The drilling practices have reflected the standards of the times and have evolved with the development of technology and equipment and the needs to provide a safe mining environment underground. Early practice was to adapt equipment from other fields, with rotary drilling being the only form of drilling available. This form of drainage allowed various levels of gas drainage coverage but with changing emphasis, research and development within the coal industry has created specific equipment, technology and practices to accurately place in-seam boreholes to provide efficient and effective gas drainage. Research into gas content determination established a standard for the process and safe levels for mining operations to continue. Surveying technology improved from the wire-line, single-shot Eastman survey instruments which was time-dependent on borehole depth to electronic instruments located in the drill string which transmitted accurate survey data to the drilling crew without time delays. This allowed improved directional control and increased drilling rates. Directional drilling technology has now been established as the industry standard to provide effective gas drainage drilling. Exploration was identified as an additional benefit with directional drilling as it has the ability to provide exploration data from long boreholes. The ability of the technology to provide safe and reliable means to investigate the need for inrush protection and water drainage ahead of mining has been established. Directional drilling technology has now been introduced to the Chinese coal industry for gas drainage through a practice of auditing, design, supply, training and ongoing support. Experienced drilling crews can offer site specific gas drainage drilling services utilising the latest equipment and technology.     

Z J20D BX 斜井钻机动力系统关键部件研制

针对浅油层开发、浅油层老油田打加密井、丛式定向井作业的需要,研制了ZJ20DBX自动斜井钻机。该钻机由井架、底座、交流变频直驱绞车、天车、动力水龙头(游车、动力水龙头、增压机构)、自动化管子处理系统组成。该钻机动力系统采用电机直接驱动进行起下钻作业,不带背钳,利用自身大扭矩进行钻具旋扣操作,自带自动系统,能提供动力卸扣时反扭矩,无变速机构,减少了润滑系统,结构精简,操作控制便捷;增力机构能对全钻井行程进行增力,用于提高钻压和下套管,使钻具在钻进过程中可控。该钻机自动化程度高,能有效调高生产效率,降低劳动强度,提高钻井作业安全。     

用可控偏心器控制井眼轨迹的方法研究

井控轨迹自动控制技术是钻井行业急待解决的最前沿课题,用可控偏心器可以实现井眼轨迹自动控制,提高井眼轨迹控制精度,降低钻井成本。可控偏心器是一种井下可调的、可采用转盘钻进方式的井下寻向工具,它由翼片体转轴、翼片体、翼片和测控总成组成,在钻井过程中,通过随时调节可控偏心器翼片对井壁的作用力或伸缩来实现对井眼轨迹的控制。在使用可控偏心器进行钻井作业时,不需要频繁起下钻就可以在井下实现对井眼轨迹的控制,这对高难度密集丛式井、各种曲率斜井、水平井、加密井和抢险井等在完成各自的钻井目的方面有重大意义和极其宽广的应用前景。     

套管定向钻井技术及其应用

套管定向钻井技术能减少泥浆漏失,提高井控能力并降低钻机非生产时间,减少计划外侧钻或卡钻的风险。采用套管定向钻井所需起下钻次数较少,提高了钻井效率和井场的安全性,降低了钻井成本。     

污水生物处理系统的智能控制

分析了污水生物处理系统难于实现自动控制的原因,阐述了智能控制系统的结构和原理,阐明了污水生物处理连续流和间歇式工艺的控制思想和原则. 介绍了专家系统、模糊逻辑、神经网络和混合人工智能等人工智能技术以及在线传感器在污水生物处理系统智能控制中的开发与应用现状. 指出了针对污水生物处理的各个层面和多种工艺,其中,选择过程控制变量和传感器、抽象出控制规则并建立智能控制器、训练仿真与控制系统、从示范工程到实现最终的应用与推广是各阶段的研究内容与发展方向.     

谢凤桥油田红花套组定向井钻井方位确定研究

定向井钻井方位的确定是定向井钻井成败的关键。通过对定向井井壁周围应力的分布情况分析,依据库伦-摩尔强度准则和最大拉应力破裂准则,建立定向井井壁坍塌压力和破裂压力计算模型,并据此编制了定向井井壁稳定性分析软件。通过对谢凤桥油田地质、钻完井和测井资料的分析,确定了红花套组地应力大小及方向,并利用所编制的软件对不同钻井方位、不同井斜情况下定向井井眼稳定规律进行了模拟研究,最终确定沿最小水平主地应力方位钻井安全系数最高。     

河南油田张店易斜地层大斜度井张3103井的设计与施工

为完善张店油田龙1断块注采系统,提高储量动用程度,改善断块整体开发效果,设计开发了张3103井。提出了优化井口、利用地层自然规律造斜、减小钻井施工难度、不下技术套管的技术措施,采用大斜度多靶心定向井工艺技术,在钻井过程中使用螺杆复合钻进,优选参数,优化组合,确保了井身质量的要求。