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在进行大口径管道的定向钻施工时,由于需要进行多级的扩孔施工,扩孔器和钻杆钻具的重力作用使扩孔器下沉位移的现象尤为严重,造成工期和材料消耗的增加,且使得大口径的孔壁稳定性也有所下降,施工难度增大。本文就目前的水平定向钻穿越扩孔施工进行分析,探讨合理解决该问题的措施。 相似文献
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《地质科技情报》2016,(2)
分析了国内外长距离、大口径管道的施工案例,探讨了长距离、大口径定向钻施工中导向孔、扩孔、回拖3个阶段存在的几个技术难题。长距离导向孔钻进中,由于钻进孔洞小、距离长,钻柱产生的摩擦阻力加大,影响了钻压的有效传递,无法保证有效的钻压来满足高速钻进要求;大口径扩孔过程中多级扩孔增加了孔洞的扰动次数,在不稳定地层导致孔壁稳定性变差;在管道回拖过程中,由于孔径及回拖力较大的原因,当钻杆卸扣时,钻杆的拉力突然释放导致钻杆的回弹,影响了回拖的效率。针对这些问题产生的原因、后果进行了分析。提出了导向孔加压技术、大级差扩孔技术以及钻杆防回弹技术等相应的解决措施,为今后在长距离、大口径定向穿越施工提供参考。 相似文献
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水平定向钻在南水北调配套工程输水管线穿越中的应用研究:以沙颍河穿越工程为例 总被引：1，自引：0，他引：1
以沙颍河水平定向钻2号管穿越工程为例,应用理论分析及数据分析的方法对施工过程中导向孔钻进6次、扩孔扭矩大且耗时长、回拖管道时发生扩孔器断裂事故等问题进行了研究,总结了大直径水平定向钻穿越施工的经验与教训,为今后水平定向钻进技术在南水北调等资源和能源管道项目中的应用提供重要借鉴。研究结果显示:地磁有线控向系统+无线控向系统的双控向系统可有效降低导向孔失败风险;泥浆配制及净化设备不完善是引起沙颍河穿越工程施工不顺利的重要原因;根据地质条件选择合适的钻具可有效提高施工效率;回拖扩孔器断裂的原因是疲劳断裂,采用人工顶管法处理事故有借鉴意义;松散地层中连续施工可降低孔壁失稳风险。 相似文献
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考虑各向异性、剪胀和渗流的柱孔扩张问题统一解 总被引：3，自引：0，他引：3
基于统一强度理论,考虑渗流、各向异性、剪胀特性以及中主应力等因素的综合影响,推导了柱孔扩张问题弹塑性解答。结果表明,富水条件下的扩孔问题中考虑渗流体积力的影响是非常有必要的,不考虑渗流影响的扩孔压力比实际工程偏小;渗流体积力越大,塑性区半径越小。另外,传统的扩孔解答假定土体为各向同性初始应力状态高估了极限扩孔压力,也低估了扩孔过程中圆孔周边的塑性区范围,造成工程安全等级偏低。该结果为海底圆形隧道以及渗流条件下地下水平构筑物施工弹塑性分析提供了理论依据,对工程设计具有一定参考价值。 相似文献
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以空间准滑动面（SMP）准则为基础,推导了扩底桩扩孔压力的理论解。从能量耗散的角度分析球孔扩张的全过程,利用应力不变量推导了符合球孔扩张的屈服准则;化简微分方程得到了弹塑性区应力表达式,进而求出位移、应变表达式;分别利用体积守恒和能量守恒性推导出扩孔压力的表达式。该法考虑了塑性区弹性变形,并得到了扩孔压力p、塑性区半径R与扩孔半径a的关系。算例分析表明,该方法计算的扩孔压力与现场试验得出的结果较好地吻合,塑性区半径和扩孔压力均随扩孔半径的增加而增大,但增幅逐渐减小而趋于稳定值,剪胀角对塑性区半径和扩孔压力影响显著,随着剪胀角的增加,塑性区半径和扩孔压力明显增加。 相似文献
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为了研究大口径瓦斯抽排钻井注浆固管过程中套管的稳定性,应用伯努利方程分析了注浆固管过程中浆液的动压力的变化规律。分析认为：注浆固管期间,若注浆管内过流面积小于套管与孔壁之间的过流面积,随着泵量的增加,导致套管外流体压力增加;当套管外与套管内压力差大于套管抗外挤强度时,套管发生失稳（瘪管）。结合工程实例,对套管失稳机理进行分析,提出了在固管过程中要控制泵量的建议。 相似文献
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将饱和软黏土中钻孔灌注桩孔壁稳定性问题视为半无限体内柱形孔的卸荷收缩问题。基于SMP准则改进的修正剑桥模型,采用应力空间变换方法推导了柱孔卸荷收缩问题的弹塑性解答,得出了孔壁临塑支护荷载和孔壁颈缩的解析表达式。在此基础上,提出了维持孔壁稳定所需最小泥浆重度和孔壁稳定安全系数的计算方法,并对影响钻孔稳定性的因素进行了研究。研究结果表明,饱和软黏土中钻孔灌注桩孔壁卸荷屈服后,孔壁周围土体处于弹塑性状态,钻孔颈缩量大,孔壁稳定安全系数较小;在泥浆支护条件下,饱和软黏土中钻孔灌注桩孔壁稳定性取决于土体重度、超固结比、土体内摩擦角及泥浆重度等因素,而与钻孔深度和孔径无关;土体超固结比和内摩擦角越大,维持钻孔稳定所需的临界支护压力和最小泥浆重度越小。在实际工程中,应在保证最小泥浆重度的条件下结合工程具体情况合理选取泥浆比例。 相似文献
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水平定向钻孔壁稳定性影响因素分析 总被引：2，自引：0，他引：2
《地质科技情报》2016,(2)
水平定向钻技术广泛应用于长输油气管道工程的非开挖领域,而钻孔失稳成为人们最为关注水平定向钻技术的问题之一。钻孔失稳会阻碍施工的正常进行,延长施工周期,增加成本。通过对以往水平定向钻施工中的孔壁稳定性进行综合分析,确定影响钻孔孔壁稳定性的3个关键因素:工程地质条件、泥浆性能和施工工艺。对于这3个关键因素进行了详尽的理论分析,确定各影响因素的技术指标,以及总结指标超标可能产生的一系列孔壁失稳风险。为应对孔壁稳定性影响因素最终导致的各种技术问题,分别制定了相应的解决措施,如给定定向钻施工扩径比和回拖速度,以给施工承包商在今后的工程施工中提供经验教训,降低施工中的钻孔缩径、塌孔和超径风险,提高水平定向钻施工的一次成功率。 相似文献
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孔壁地层超静孔隙水（气）压力的形成及其对瓦斯抽排井套管稳定性影响 总被引：1，自引：0，他引：1
瓦斯抽排井套管失稳的事故时有发生。为了探索套管失稳机理,应用土力学原理分析了钻井和固管过程中孔壁地层超静孔隙水（气）压力的形成机制;建立了孔壁地层超静孔隙水（气）压力对套管作用的力学模型,该模型包含超静孔隙水（气）压力、地层孔隙率、井液液柱压力、套管抗外挤强度、固管水泥圈使套管抗外挤强度提高的效应系数和固管水泥圈与孔壁岩层界面处的抗张强度等参数;分别就新地层、基岩和煤层的超孔隙水（气）压力对套管稳定性影响的特点进行了分析。结合实例介绍了煤层超瓦斯压力引起套管失稳的分析方法。提出了局部提高套管抗外挤强度、提高固管水泥圈强度、延迟井液排空时间、增设套管扶正器等提高套管稳定性的具体措施。 相似文献
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对埋深≤180m的局部开采煤层设计数学模型：圆形孔洞半径30m,孔中心深度180m,并利用高斯射线束法计算其合成记录。从自激自收的记录剖面及水平叠加时间剖面可见,除煤层反射波外,圆形孔洞的顶部在时间剖面上存在典型的绕射波,而其底部也能存在较弱的绕射波;当圆形孔洞塌陷后,由于其上覆地层的塌陷和离析,干扰波不但会增加．而且剖面的地震相也会更加复杂。根据在多个地区开展浅层地震勘查工作经验,对一般沉陷区或严重沉陷区的特征进行了总结,并提出了其判断原则。以邯郸鹏泰钢铁有限公司技改工程地基稳定性评价为例,利用该方法．共查明该区1处Ⅲ类异常区（严重沉降区）和4块Ⅱ类异常区块或条带（一般沉降区）,经4个注浆孔验证,均打到了采空区或巷道,位置及深度与勘查报告完全一致。 相似文献
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随着我国能源勘探及地球深部钻探的发展,钻探深度不断增加,钻探遇到的岩层复杂程度越来越大.而直接影响金刚石钻探效率的扩孔器的作用往往不被人们重视,致使新钻头下孔时需要扫孔,而且钻头寿命越长扫孔越长,严重影响钻进效率并容易发生事故.我所研制的高效扩孔器,将扩孔器与钻头连接端胎体设计成斜面,斜面上均布天然金刚石和大颗粒人造金刚石,辅以高耐磨性胎体包裹.天然金刚石和大颗粒人造金刚石克取岩石的能力一定好于聚晶,并且斜面设计可以增加扩孔稳定性,以此提高钻探效率.通过在伊通县二道岭转心湖金矿工程勘察施工中使用,取得了比较显著的效果.该高效扩孔器具有效率高,寿命长的特点. 相似文献
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随钻扩孔是大洋钻探跟管钻进工艺的关键技术环节,扩张式随钻扩孔器通过压差控制刀翼的张开和闭拢,扩孔率大,可有效实现套管跟管钻进。设计了悬臂式扩孔器,采用偏置式喷射孔布置对刀翼进行冲刷,运用计算流体力学理论,采用标准k-
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扩孔是水平定向钻进铺管的重要工序。对大直径管道铺设,扩孔施工所需的时间和经费,常常会占到全部工程的绝大部分比例,成为最重要、也是最主要的施工工作。扩孔器的性能直接影响施工的效率、效益与安全。在研究扩孔器的功能与结构关系基础上,提出：大、小直径相异的工作空间,决定扩孔器的总体结构应当以导向一切削一扶正三段式为佳;环状台阶式的破碎工作面,决定其切削段结构应以最小切削量设计布置切削具;水路设计的流体运动方向,应向着钻机一侧的孔口;为使碎屑尽快排出切削面,应以保证高速流动为原则。对常见的软土及松散地层扩孔,建议采用带挤压护壁功能的新型扩孔器。 相似文献
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洛阳栾川钼矿存在的多层采空区以及大量的矿渣堆积地层,导致钻进过程中孔壁极易失稳,一般表现为坍塌、掉块等;同时导致探测设备无法下放至孔底、延误工期。针对这一现状,本文研究了2种新的勘探工艺方法：（1）使用黄土加固孔壁新工艺,使黄土在孔壁上形成一层保护层,即利用挤密加固后的黄土保护孔壁。（2）设计了新型锥形钻头,使用重锤将锥形钻头砸落至采空区底板,利用中空钻杆保护井下电机等探测设备。将2种方法投入实践证明方法可行,并且随着工期的进行,孔壁保持稳定不再出现失稳的情况,为后续对采空区的地质探测提供了安全保障。在经济、安全的前提下保证了施工的顺利实施,并为今后复杂地层的探测积累了一定的经验。 相似文献
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输电线路掏挖基础机械成孔过程中孔壁土体稳定性分析 总被引：2，自引：0，他引：2
针对输电线路掏挖基础成孔过程中孔壁稳定性的问题,以机械化旋挖钻机成孔的掏挖基础孔壁土体为研究对象,采用FLAC3D数值模拟软件,对旋挖钻机成孔过程中孔壁土体的变形破坏过程进行模拟分析,研究了开挖过程中掏挖基础孔壁土体的稳定性及影响因素.研究结果表明,钻机的自重荷载与开挖卸荷作用对孔口处和扩大头处土体的水平向位移影响较为明显;不同埋深基础的孔壁土体塑性区的分布面积和延伸范围均存在差异,随着埋深的增加,基础扩大头处的塑性区面积和延伸范围也随之增大,因此,现场机械化开挖施工过程中应重点关注孔口和扩大头附近部位的变形破坏.该研究成果可为机械化旋挖钻机成孔技术在我国输电线路工程杆塔掏挖基础施工的应用提供理论依据. 相似文献
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各向异性初始应力状态下圆柱孔扩张理论弹塑性分析 总被引：4，自引：1，他引：3
传统的圆柱孔扩张理论假定初始应力为各向同性的。在城市地下管道的铺设、隧道工程等的水平掘进施工过程中,圆柱孔受到的初始竖向应力不等于初始水平应力,并不满足各向同性初始应力条件。考虑土体的各向异性初始应力条件,假定土体满足Mohr-Coulomb屈服准则,推导了各向异性初始应力状态下的圆柱孔扩张问题弹塑性解答。算例计算结果表明：土性参数一定时,在相同内压力作用下,各向异性初始应力状态下的圆柱孔扩张形成的塑性区半径大于各向同性初始应力状态下的圆柱孔扩张的塑性区半径,但前者的极限扩孔压力小于后者。 相似文献
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对上海地区某实际工程的钻孔灌注桩试成孔进行成孔测试,首先,统计分析测试所得孔径数据,得出了钻孔灌注桩考虑成孔卸荷效应的孔径随时间及空间的变化规律,孔径缩小量与时间呈正相关,且缩小幅度逐渐减小,最后趋于稳定;不同土层的孔径变化量不同,黏聚力c越小,内摩擦角φ越大,孔壁稳定性就越差,表现为该土层的孔径变化量越大。其次,采用科学合理的拟合公式对不同土层孔径变化进行拟合,拟合度较高,能够真实反映出孔径变化的特点和规律。最后,基于Kelvin模型,运用弹性理论,结合拟合公式,推导出更符合实际的孔径变化公式和反映孔壁稳定性的公式,并合理地解释了不同土层稳定性存在差异的原因。得出的结论对上海地区的成孔施工质量控制具有重要的价值。 相似文献
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采用注浆模拟试验与数值分析等研究方法,探讨了砾石土层中注浆的注浆量、浆液扩散半径及注浆形成的结石体抗压强度等参数预测计算模型,并设计试验对其进行了验证。试验结果表明,砾石土层中注浆的注浆量、浆液扩散半径及结石体的抗压强度等参数预测计算模型计算的注浆量、浆液扩散半径与注浆结石体抗压强度的理论值与试验实测值间虽分别有10%、5%、10%左右的差异,但均相差不大,因此,可用来预测砾石土层实际注浆工程中的注浆量、浆液扩散半径及注浆形成的结石体的抗压强度等参数。研究成果不仅可为砾石土层实际注浆工程实践提供理论支撑,还可为砾石土诱发的滑坡、泥石流等灾害的防灾减灾提供技术参考。 相似文献
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根据浅埋煤层顶板岩层的赋存特点和长壁开采时基岩老顶的断裂下沉特征,应用初始后屈曲理论和突变理论探讨了初次来压期间基岩老顶的灾害机制和灾害控制,补充了基岩老顶破断后控制岩块滑落失稳的充分条件和岩块触矸前后台阶下沉的判据,确定了台阶下沉量,给出了控制台阶下沉和维持顶板稳定的支护力计算公式,并以神东矿区大柳塔1203工作面为例给出了工程实例。研究发现,顶板破断后岩块处于不平衡状态,台阶下沉的机制是结构的滑落失稳;岩块触矸前后的台阶下沉分别与断裂下沉和开采高度之间存在着确定的关系;顶板强烈来压主要是由结构滑落失稳造成的,控制台阶下沉的实质是控制岩块沿煤壁的滑落失稳。研究结果表明,综合应用初始后屈曲理论和突变理论,可根据顶板结构的赋存状况和结构特征,确定基岩老顶触矸前是否会出现全厚度切落;根据工作面的开采高度和采空区有效充填厚度等,可确定基岩老顶触矸后岩块的运动形式;根据顶板的破断步距、断裂下沉量和岩块摩擦因数等,可确定岩块触矸前后控制台阶下沉的支护力 相似文献
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珊瑚礁岩体完整性评价方法 总被引：2，自引：0，他引：2
目前,针对珊瑚礁的钻探勘察工作十分有限,获取完整的珊瑚礁地质信息则更加困难,而开展珊瑚礁的研究对我国海洋资源的开发和利用具有重要意义。结合西沙琛航岛地质调查,应用数字钻孔摄像技术,获得大量第一手地质资料,由于传统的岩体完整性指数（RMDI）法并不完全适用于珊瑚礁岩体的评价,考虑到珊瑚礁岩体的孔洞尺寸效应,提出珊瑚礁孔密度的概念,并建立孔密度函数和块度函数,从而改变传统RMDI法中的? 值,重新构建珊瑚礁岩体完整性密度函数（DIDF）,最终确定珊瑚礁RMDI值,对珊瑚礁岩体的完整性进行评价,并应用于南海西沙群岛琛航岛数字钻孔摄像工程地质勘测中CK1孔的完整性评价,与其他评价结果一致,结果表明：高精度的钻孔图像能为珊瑚礁岩体完整性评价提供可靠的结果;孔密度函数能反映钻孔壁孔洞对珊瑚礁岩体影响程度的轴向分布状况;DIDF能反映钻孔孔壁珊瑚礁岩体完整程度的轴向分布状况;RMDI法用于评价珊瑚礁岩体完整性是可行的,能实现全孔或局部孔段的珊瑚礁岩体完整性评价。 相似文献