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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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三牙轮钻头破岩过程计算机仿真模型 总被引：2，自引：0，他引：2
进行钻头钻进过程的仿真对于优化钻头设计、提高破岩效率以及钻头选型都有着重要的应用价值。以现场实钻数据为基础,采用“黑箱法”为钻头钻进岩石互作用仿真模型的基本建模方法,对决定钻头钻进性能的齿坑模型和牙齿吃入岩石的力-吃深模型进行了仿真建模。并采用误差梯度下降算法来估计不同钻头结构和岩石性质所对应的模型参数,进而实现对钻头钻进过程的仿真。采用实钻数据反演的建模思路有利于利用大量的现场数据实现对模型的完善,更好地反映现场的各种钻井工况,使钻头破岩仿真技术在实用性和经济性上前进一大步。 相似文献
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随着海洋资源勘探开发由浅海到深海逐渐增多,深水钻井面临的难题也不同于陆地与浅水,如何在随着波浪起伏的钻井平台上保持钻压稳定,钻柱升沉补偿系统应运而生。钻柱升沉补偿系统应用于浮式钻井平台或钻井船,在船受风浪影响起伏颠簸时可以使钻柱保持相对静止,使钻头与孔底保持持续接触,钻压保持基本恒定,起到保护钻具,提高钻进效率的作用。本文介绍了升沉补偿系统的发展阶段和常用升沉补偿系统结构及优缺点,通过示意图说明了主动补偿系统、被动补偿系统和主被动一体式补偿系统的工作原理。同时通过实例与数据说明升沉补偿系统在提高钻速和岩心采收率方面的积极作用。 相似文献
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回转钻进随钻测斜仪的研制及应用 总被引：1，自引：0，他引：1
针对煤矿井下常规钻机回转钻进没有随钻轨迹测量装备的现状,研制了钻孔随钻测斜仪。该仪器主要由孔口显示控制器和轨迹记录探管两部分组成,可用于煤矿井下常规钻机回转钻进钻孔的轨迹测量,亦可测量钻孔的倾角、方位角和工具面向角等姿态参数,孔口显示控制器同步工作并记录钻孔的深度和测量时间。最终结果可通过数据处理软件计算和处理原始数据并在井下以数字和图形的方式显示出来,满足了煤矿井下常规钻机的回转钻进随钻测量需求。 相似文献
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绳索取心钻进中,特别是深孔钻进,岩层变化复杂,某一钻头不可能对多种岩层都具有良好的适应性.在某些较硬且研磨性弱的地层中钻进,往往会出现人造孕镶金刚石钻头的“抛光”和“打滑”现象,时效极低.对于这种现象,以往常采用砂轮打磨法或酸腐蚀法使钻头金刚石重新出刃,以改善钻头进展状况.但这两种方法都必须把钻头提出地表,因而造成大量时间的浪费,且对钻头的破坏作用也较大,特别是砂轮打磨法.这里向大家介绍一种坑道钻现场曾经用过的投砂研磨法. 投砂研磨法,不需将钻具提离孔底,而是在钻头出现抛光或进尺很慢的情况下,将砂粒由孔口投入孔底进行研磨钻进,使金刚石出刃.操作过程如下:首先,在地表选择一些较为坚硬的岩块,把岩块砸成碎粒状,粒径约4～6毫米;在内管提取上来之后,将 相似文献
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利用神经网络法预测风动潜孔锤钻速 总被引：4，自引：1，他引：3
风动潜孔锤钻进在钻效方面有着传统钻进方法无可比拟的优势。以往的钻速预测主要是针对回转钻进,而准确预测风动潜孔锤钻速则更具有现实意义,更有利于合理制定钻井计划。利用有多隐层的BP神经网络原理,综合考虑钻压、转速、风压、风量、钻井深度、钻头工作时间等各方面参数对钻速的影响,研究了贯通式潜孔锤冲击回转钻井钻速的预测方法,并对现场实际钻井作业进行了预测。预测结果与现场实际情况能很好地吻合。同时又以预测结果为基础,优选钻进参数以指导施工。 相似文献
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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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钻孔穿过老窿的治理措施 总被引：2，自引：0，他引：2
我队在龙下老煤矿打钻时,钻孔常穿过老窿,结果冲洗液全部漏失,钻具因无井壁扶持而偏离原方向,甚至发生断钻事故等.其治理办法应根据当时的具体条件来选定.如果窿道离地面较浅(如仅几十米),可由孔口下套管至孔底,进行全孔隔离;如果窿道离地面一、二百米或更深,通常可下入常规的暗管.但是这种暗管存在以下弊病: 1.需要换径钻进.由于受孔深条件及其他因素的限制,钻进中途换径很不方便. 2.暗管顶端是裸露的,下钻时极易碰坏钻头. 相似文献
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长江中下游地区页岩气调查井工程,采用绳索取心钻进工艺,钻遇地层多为泥质含量高的水敏性泥岩、软硬互层较为频繁的致密性地层。钻进过程中,金刚石钻头经常出现钻头泥包现象,在软硬夹层中PDC钻头崩齿导致钻头机械钻速和寿命受到严重影响。主要从钻头结构及钻井液性能方面系统分析了金刚石钻头泥包及PDC钻头崩齿的原因,分析认为,现场钻头应用过程中产生的上述问题与钻头唇面结构设计、钻头水路设计、钻头材料与表面状态、钻进规程参数及钻井液性能有着密切关系。通过对钻进工艺、地层岩性分析研究,对原有钻头进行了结构形式优化和改进设计,对钻进规程参数也进行了优化,现场应用结果表明：钻速明显提升,大大提高了泥岩段及夹层段的钻进效率。 相似文献
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小口径金刚石钻进转速高,钻头与孔壁间隙小,当孔底冲洗中断或冲洗液冷却不足时,即使时间短促,也会发生烧钻事故。较轻时钻头变成蓝色,严重的胎体溶化和岩石烧结在一块,金刚石全部或大部被烧毁变成石墨。在无冲洗液冷却时,高钻速钻进的钻头每转一 相似文献
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自磨型钻头在切削具磨损的情况下,由于其切削具与岩石接触面积基本不变,当钻压一定时,钻头切削具工作面上的比压恒为常量。因而从理论上说钻速是不随时间而变化的。只要根据岩石的物理机械性质和钻进工艺条件合理地设计钻头,使其在较为合适的钻进速度下钻进,合理地选择针状合金的长度,就可以获得较长的孔底工作时间。 相似文献
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近几年来,在使用人造金刚石孕镶钻头进行生产钻进以及试验过程中,有时发生孔内烧钻事故.此类事故一向被认为是由于对孔底冲洗、冷却不好造成的.后来,使用新加工的绳索取芯钻杆,丝扣接头基本不漏水,在水泵正常送水的情况下,仍发生烧钻事故.可见,烧钻事故的原因,并不单是孔底冲洗、冷却不好,而且还与钻压及转速有着密切的关系.实践证明,在正常钻进情况下,加大钻压的同时,相应降低转速,或加快钻速的同时,相应降低钻压,也就是说,使孔底钻头在良好冲洗、冷却条件下,保持着适当的钻压和转速,这样,既能延长钻头使用寿命,防止烧钻事故,又能得到较快而稳定的钻进速度.因而,合理确定钻压和转速,是一个值得深入研究 相似文献
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金刚石冲击回转钻进就是在普通金刚石回转钻进的基础上,利用一个液动冲击器通过岩心管对金刚石钻头实行高频冲击,使钻头在回转切削岩石的同时也对岩石实行冲击破碎的一种钻进方法。由于冲击回转钻进可以在脆性岩石中提高钻进效率,尤其是对金刚石钻进致密坚硬岩石中能大幅度地提高生产效率,所以国内外都在积极发展和推广。在苏联冲击回转钻 相似文献
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PDC钻头在寺河煤矿瓦斯预抽放钻井中的应用 总被引：2，自引：1，他引：2
在寺河矿区一期瓦斯地面预抽放钻井施工中，使用传统的镶齿三牙轮钻头钻进，钻进速度低，仅为2.0m／h，且井斜不易控制、钻头寿命短、成本较高。通过对寺河煤矿地层特征的分析，在二期工程施工中，9#煤以上地层优选六翼内凹式PDC钻头钻进，采取一定技术措施并合理调整钻压、转速及泵量等钻进参数，钻速可达7．0m/h，井斜也得到有效控制，降低了钻井成本。 相似文献
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坑道钻孔内涌水给常规小口径取心钻探带来了极大的施工难题。水银洞金矿Ia矿体地下水丰富,坑道钻探施工中,发现孔底岩心可以从孔口冲出。由此提出了坑道涌水钻孔岩心上升系数ξ,其物理意义是岩心在孔底水压和浮力的作用下,克服重力以及与钻杆内壁摩擦力而自动上升的能力,并结合钻孔实际参数,讨论了ξ的实践意义。当ξ≥1时,理论上孔底岩心可以随孔内涌出水从孔内冲出;当ξ＜1时,孔底岩心则不能被冲出,只能依靠起大钻取出。通过计算矿层的岩心上升系数,结合实际地层的完整性情况,可以帮助钻探人员控制合适的进尺后割心,使ξ≥1,从而让钻孔内岩心自动从孔底排出。岩心上升系数,可以为提高地表和坑道高压涌水钻孔钻进效率提供理论指导,具有一定的实践意义。 相似文献