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1.
针对地质钻进过程中钻遇对象未知且复杂多变、钻进事故频发的现状,采用数字孪生技术,构建了基于时序数据驱动的地质钻探数字孪生模型体系,用以满足随钻探测、工况识别、钻速优化等实际需求。将监测到的地表设备、随钻测量、钻进工艺等数据按照时间序列分解为事前数据、实时数据、延时数据和迟到数据,利用物联网技术将这些多源异构数据进行处理,采用时序数据进行特征分析,基于事前数据建立典型工况,实时数据进行随钻预测和钻进过程工况识别,延时数据和迟到数据演进融合进行钻后优化,建立了数字孪生智能钻进周期服务平台,平台设计了设备物理层、虚拟模型层、数据处理层及钻探服务层4层交互系统,实现钻前、钻中、钻后全数据的全过程集成融合,达到了钻进系统参数最优化配置和安全高效钻探的目的。基于上述平台,利用Unity3D软件开发了数字孪生智能钻进原型系统,实现了钻前设备的数字化设计、钻进过程孔内三维可视化和钻进过程参数实时监测与控制的功能。结果表明,基于时序数据构建的数字孪生模型可有效提高钻进过程的效率和可靠性。研究结果为智能钻探优化提供了全新的路径和方法,有望在煤炭、石油、天然气、页岩气等钻探领域实现工程应用。 相似文献
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可靠地识别掌子面前方地层是保证隧道工程稳定与安全的重要因素之一。传统的超前地质预报方法不能同时保证有高识别精度、低实施成本和占用少的施工时间，对于不同地质情况的地层识别通用性不强。在传统超前钻孔的同时获取掌子面前方围岩钻探测试数据，实时获取不同深度岩层情况，将大大提高超前预报效率，方便快捷，不影响施工，但目前缺乏客观、准确的地层识别方法。提出了一种基于神经网络的钻探测试数据智能分析和地层识别方法，对楚大高速公路九顶山隧道超前钻探测试数据进行了深入分析，通过隧道开挖后所揭示地层对分析方法进行了验证。结果表明：单一钻进参数用于地层识别的错误率在35%左右，打击能和打击数、送水压力和送水流量的参数组合不能显著提升地层识别准确率；钻进速度、扭矩、回转数、推进力的参数组合可降低地层识别错误率至22%。在神经网络模型中引入钻进参数的标准差，可大幅降低错误率，可使地层划分错误率下降9%～12%；多参数组合下的神经网络钻探测试神经网络模型对随机抽样的地层识别错误率小于10%，对单个钻孔的地层识别错误率小于14%。 相似文献
3.
论文针对地质勘探取心工况复杂、钻进深度大、事故发生率高、岩性复杂、钻进参数难以获取、无法实时掌握钻进状态的难题,在充分调研现有工况识别技术的采集原理、功能种类、现场实测的基础上,结合钻探智能化、自动化的发展方向,运用硬件与软件结合的思想,设计了实时测量钻探参数的方案。论文首次提出使用DBSCAN（针对噪声空间基于分布密度进行聚类的算法）密度聚类法分析钻进参数,结合光电编码器增量的正负性进行工况判别,以获取钻头位置以及钻孔深度。该方案可以判别钻进状态,获取钻进工艺参数,将测量数据作为所钻地层的可钻参数来反演地层。钻机的自动化、智能化研究能获取大量地层资料,有利于推进钻进工艺学发展,实现从经验钻探到智能钻探进的突破。同时,为智能钻进系统奠定基础。 相似文献
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煤矿坑道钻进施工环境恶劣、复杂的煤层结构和繁杂的操作工序造成钻进效率低、钻进成本高。开展煤矿坑道钻进过程优化与控制技术的研究势在必行。围绕煤矿坑道钻进控制过程关键技术，从含煤地层岩性智能识别、钻进参数智能优化和智能控制3方面展开。首先，为了准确判断含煤地层类型，建立基于BP-Adaboost的含煤地层岩性智能识别模型。然后，在不同含煤地层条件下，建立基于机械比能和钻速的智能优化模型，为司钻人员提供最优给进压力和转速参考值。进而，提出一种基于模糊PID的给进压力控制策略，实现给进压力的有效控制。最后，基于煤矿坑道钻机智能钻进系统在淮南矿区某煤矿井下进行了现场试验。试验结果表明：所提含煤地层岩性智能识别方法的识别准确率达到96.75%；智能优化方法显著提升现场钻速，消耗的机械比能降低，在提高钻进效率的同时降低了钻进成本；给进压力控制策略使给进压力稳定运行在最优值附近，减小给进系统超调的同时，提升系统的响应速度，使给进压力的动态响应更加平稳。煤矿坑道钻进过程智能优化与控制技术能够保障钻进过程安全高效运行，促进煤矿坑道钻进技术智能化发展。 相似文献
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随着煤矿巷道智能快速掘进的发展, 掘进工作面超前精细化探测需求日益迫切。结合巷道掘进与坑道钻探工作技术特点, 分析了煤矿智能绿色开采地质保障发展背景下巷道掘进超前钻探技术特征与技术需求。为有效解决探掘矛盾, 提升超前钻探技术装备水平, 阐述了掘探一体化、双臂超前钻探和基于定向钻孔的综合探测等技术装备创新实践。相关工程实践表明, 双臂钻机超前探施工效果明显, 试验巷道单月掘进进尺效率提升了30%;基于定向钻孔技术, 综合使用孔内多种物探手段, 在山西某矿2203工作面进行超前综合探测, 效果良好, 探明多处断层与陷落柱等地质构造情况。结合智能化矿山技术的发展趋势, 从自动化控制角度探讨了由基础自动化层、过程控制层和智能决策层组成的智能钻进闭环控制策略; 从钻探信息融合发展角度, 按照有数据、管数据、用数据的技术思路为钻探信息挖掘与管理提供了新的视角。 相似文献
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月球钻探取样具有钻进对象松散、钻机功率小、质量轻、钻进过程无冲洗介质等难点,螺旋钻进因其连续排屑和干式回转钻进的能力,成为最具可行性的月球钻探取样方式之一。为确保在设备能力和月表环境限制下实现深层月壤钻探取样目的,针对月壤/模拟月壤物理力学特性,对螺旋钻探取样过程进行力载特性分析。分析表明,月球钻探具有螺旋叶片宽度窄、回转速度高的特点,可采用钻屑颗粒模式求得临界回转速度,然后选择合理的钻进工艺。螺旋钻进功耗包括钻头切削月壤的功耗和钻进排屑功耗,可根据功耗模型研究各变量对功率的影响规律,从而为钻具结构优化和钻进参数优选提供理论指导。 相似文献
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钻进时同步显示钻孔地层柱状图技术探讨 总被引：3，自引：0，他引：3
探讨了钻进时同步显示钻孔地层柱状图技术研究的意义，提出了用人工神经网络理论来解决地层识别的方法，开发了一套识别软件并用实际钻探资料进行了验证。 相似文献
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提出了一种进行取心钻进设计的新方法，其特点是将技术经济学的思想引入钻探工程设计中，从而实现取心钻进方法的优选。该方法具有通用性，可用于任何钻探项目取心钻进方法的选择。在研究中，建立了评价取心钻进施工的技术经济评价指标体系；推导了钻进时间和成本的计算公式，并以一个5000m取心钻进项目的设计为例，对CCSD科钻一井的取心钻进方法进行了评价，证明由中国大陆科学钻探工程中心发明和研制成功的螺杆马达-液动锤-提钻取心法是一种高效、优质、低成本和安全的取心钻进方法。 相似文献
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钻探取心是天然气水合物资源调查研究的一种重要技术手段,也是识别天然气水合物最有效的方法之一。青海木里煤田三露天调查区地质构造复杂,水合物钻探施工时极易出现孔壁坍塌、水合物分解、气侵泥浆及孔内涌气、涌水、漏失等问题,取芯困难、钻进效率低。针对这些技术难题,开展了泥浆制冷技术、大口径绳索快速取心钻进技术、聚合物低温泥浆工艺及泥浆防塌体系、钻孔结构及钻进参数优化、钻头选型、气体防喷等技术工艺研究,并在现场实践中取得了较好的效果,为今后青藏高原冻土地带进行天然气水合物钻探施工提供借鉴。 相似文献
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充填钻孔是一种高精度垂直孔,地层促斜、钻孔自然弯曲率较大时,常规钻进方法难以控制钻孔轨迹。在施工中应用定向钻进及随钻测量技术,则可以对钻孔实施全程轨迹监控,使其按照设计轨迹延伸。主要介绍了广西华锡集团股份有限公司铜坑矿将充填站充填孔施工中定向钻进设计、随钻测量、纠斜、侧钻等技术及工艺等。 相似文献
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河南铝土矿勘探高肋骨PDC 钻头双管钻探工艺探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
针对河南铝土矿勘探的钻探工艺进行探讨。从岩性及钻探工艺两方面分析在河南铝土矿勘探时常规钻探工艺易出现卡钻、岩心采取率低、钻进效率低的原因,岩性方面:河南铝土矿勘探过程中常遇的二叠系、石炭系地层多属软-中硬岩,易遇水膨胀、孔壁不稳定,钻杆、钻具易粘附孔壁导致泥浆排泄不畅;钻探工艺方面:普通合金钻探工艺岩心采取率低、钻速低,绳索取心钻探工艺岩心采取率高、钻杆钻具与孔壁间隙小,普通金刚石双管钻探工艺岩心采取率高、钻具与孔壁间隙小,普通PDC钻头钻探工艺岩心采取率高、钻具与孔壁间隙仍然不够大,采用常规钻探工艺常发生钻具或钻杆粘附孔壁、泥浆排泄不畅,易产生的卡钻事故而降低钻探效率。高肋骨PDC钻头可有效增大钻具与孔壁间隙、双管取心可有效提高岩心采取率,采用高肋骨PDC钻头双管钻探较好地解决了河南铝土矿勘探时卡钻、岩心采取率低、钻探效率低的问题。因而以为在河南铝土矿勘探中适宜采用PDC钻头双管钻探工艺。 相似文献
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在山西三交地区的煤层气井SJSG-01井施工中,依据其钻探任务,采用了常规钻进、空气、空气泡沫、PDC＋直螺杆复合钻进、绳索取心钻进技术结合的多工艺钻进技术。一开采用常规三牙轮钻头和普通泥浆钻进,下完表层套管;二开先期采用空气、空气泡沫作为循环介质,利用潜孔锤钻进,在钻遇含水层大量涌水时,采用PDC钻头＋直螺杆复合钻进至完钻,在需要取心的井段,采用绳索取心钻进。针对不同钻进技术条件下岩屑录井、钻时录井、气测录井等工作存在的问题,采取了相应的技术措施,并对部分设备进行了改造。通过实践,总结出一套空气和复合钻进条件下的岩屑捞取、气体检测等现场录井方法。 相似文献
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近10年来,随着钻探工作量大幅度增加,施工的深孔、特深孔数量急剧增长;作为地壳探测工程前期准备的深部探测技术与实验研究专项即将全面完成,万米级科学钻探工程将提上议事日程;这对钻探技术和装备提出了前所未有的挑战。就钻探技术的新进展,深孔、特深孔钻探存在的问题及解决对策进行了初步探讨。 相似文献
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针对西部特殊景观区海拔高、地势险峻、地形地质条件复杂、自然条件恶劣、地理位置偏远、交通不便等问题，我国科研人员经过多年努力，开发并完善了一批适合于特殊景观区的钻探技术——空气组合钻探技术、水文水井泡沫增压钻探技术、复杂地层钻探取样新技术、液动潜孔锤钻进技术、特殊地层取样钻机及钻探工艺、节水钻探新技术、新疆吐鲁番铀矿勘探及罗布泊环境科学钻探用取样工艺、西部特殊景观区资源勘查及重大建设工程中地质灾害监测和防治新技术、存储式多点连续测斜仪等，介绍了各项新技术的原理、研究进展及取得的成果。 相似文献
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无循环钻进工艺在易坍塌、缩孔和卵砾石地层的应用 总被引：3，自引：0，他引：3
无循环钻进工艺是我国现在和将来桩孔施工领域的主要施工工艺之一,通过对无循环钻进工艺及器具的研究,解决了我国桩孔施工在无水地区和岩石层、卵砾石、淤泥、流沙层进行桩孔钻进的难题,大大减少了孔内事故,提高了无循环钻进工艺在复杂地层中钻进的效率。根据我国目前全套管施工设备少,而旋挖钻机保用量已超过3000多台的现状,通过新的钻具和工艺的结合,用旋挖钻进工艺与全套管跟管钻进、全套管护壁钻进等特殊工法和特殊钻具的配套施工,解决了全套管钻进的成本问题,推动了无循环钻进工艺、机具及全套管配套技术的研究。 相似文献
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在找矿突破战略行动逐步推开实施的今天,钻探工作量大幅度增加,施工的深孔特深孔数量急剧增长,对钻探技术和装备提出了前所未有的挑战。就钻探技术的新进展、深孔钻探存在的问题及解决对策进行了初步探讨。 相似文献
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我国煤矿井下近水平定向钻进技术的发展 总被引：16，自引：0，他引：16
煤矿坑道近水平定向钻进技术是钻探工程领域的一项新技术,主要应用于岩层和较稳定、较硬煤层的瓦斯抽放钻孔和地质勘探孔。简述了国内外煤矿井下近水平定向钻进技术的发展概况,对目前煤矿井下近水平定向钻进技术所采用的稳定组合钻具钻进和孔底螺杆马达钻进两种主要方法的特点与适用范围作了分析。结合我国煤矿井下地质条件、煤层特征和定向钻孔的技术要求,对我国煤矿井下定向钻进技术的应用提出了几点建议,并对我国煤矿井下定向钻进技术与装备进行了展望。 相似文献
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