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地面生命保障孔作为井下被困人员的保障通道,是矿山事故造成人员被困井下时重要的地面应急救援方案之一,面对救援区易坍塌、易漏失、涌水大、易斜地层等复杂条件,单一成孔工艺存在地层适应性匹配差、综合钻进效率低、透巷难度大等问题,无法满足救援要求。为形成生命保障孔高效成孔工艺技术体系,提高应急救援响应速度,从解决钻效低、透巷难等科学问题和关键技术入手,快速安全钻进和精准透巷是高效成孔的两个核心任务:围绕快速安全钻进,针对深厚覆盖层、复杂基岩层,开展高压射流、空气潜孔锤跟管、复合钻进、空气潜孔锤、双钻头自平衡等钻进工艺研究,形成了深厚覆盖层安全高效钻进、基岩层复合“一趟钻”提速增效、基岩层空气潜孔锤“一趟钻”提速增效等安全快速钻进技术组合;围绕精准透巷,依据不同钻进工艺孔身轨迹控制机理,阐述了复合钻进轨迹监测控制与空气钻进轨迹监测关键技术方法,针对应急救援现场大偏移井无法透巷难题,提出了超短距离螺旋纠偏技术。成果应用于宁夏梅花井矿生命保障孔工程试验,钻孔深度670.50 m,成孔孔径215.9 mm,用时46.83 h,平均钻速14.32 m/h,孔底水平偏移0.27 m,从开钻至下套管高效成孔总用时55 h,证明该工艺技术体系能确保生命保障孔在72 h黄金救援时间内高效成孔,为地面应急救援钻孔的施工提供技术支持。 相似文献
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快速安全构建应急救援通道是在矿山事故发生后解救井下被困人员的有效方法,常规救援井钻进技术主要有潜孔锤冲击钻进技术和复合钻进技术,存在钻机结构庞大、钻进工艺复杂、对地层扰动大和中靶率低等不足,尤其在破碎地层易产生二次事故,很难有效满足救援要求。为确保救援钻孔的地层适应性和孔壁稳定性,提出了双钻头扭矩自平衡钻进方法,建立了双钻头逆向驱动数学模型,通过独立逆向驱动内外2个钻头实现双钻头的同步逆向回转碎岩,上部钻具主要受简单的轴向拉压力作用,对井壁产生的扰动微弱。同时,双钻头交替给进互相扶正,可有效防止孔斜,实现精确中靶。双钻头扭矩自平衡钻进系统主要包括近钻头驱动局部扭力闭式自平衡、内外钻头钻压调节和钻具传压隔扭3大部分。依据该系统的功能需求,设计了钻具整体结构系统,并利用有限元分析软件对内钻头传扭轴、调压丝杆和传压隔扭轴承座等关键部件进行强度校核与优化,研制了一套双钻头扭矩自平衡钻进系统功能样机。对整套系统双钻头同步回转、交替给进、系统密封和自动控制等进行一系列测试和调控检测,并开展针对软、中硬和硬3种不同岩性岩石的室内钻进试验,结果表明:该系统对孔壁和岩心的扰动小、中靶率高,在不同岩性地层均具有较高的钻进速度,验证了双钻头在近钻头驱动下扭矩自平衡的可行性,为矿山灾害生命保障救援通道的快速安全构建提供了一种安全高效的方法。 相似文献
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针对孕镶金刚石钻头齿间相互独立,在坚硬地层中钻进极易产生打滑和单齿受力太大导致钻头损坏的难题,引入仿生爪趾结构原理和自补偿理念,研制了仿生自补偿一体式高胎体孕镶金刚石取心钻头。钻头的一体式切削齿设计,主要在单齿的齿单元间采用加强筋方式强化单齿强度,单齿与单齿间设置齿间加强筋加强,使得钻头相邻齿单元、相邻单齿间相互连接形成一个整体,在钻进过程中,钻头齿的工作唇面会产生多个超过岩石极限破坏强度但远低于钻头胎体强度的应力集中区域,不容易出现少数几个接近或超过钻头胎体强度的应力集中区域的情况。如此,钻头的整体性更好,受力均匀,切削岩石的效率更高,寿命更长,尤其对于坚硬地层,防打滑效果更好。经现场试验表明：仿生自补偿一体式高胎体孕镶金刚石取心钻头较常规钻头具有更高的碎岩效率和更长的使用寿命。 相似文献
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本文综述了作者及所在团队近30年来在海洋纤毛虫领域所取得的系列创新型研究成果。主要概括如下:(1)开拓了中国沿海自由生活类群的区系分类、生态学以及养殖动物病原学等研究,覆盖了温带、热带海区各生境中纤毛门内40余目级阶元,构建了我国长期缺失的海洋类群的物种与基因多样性资料,阐述了特定时空格局下的区系构成与群落演替规律以及主要海水养殖动物的危害性病原等,建立了包括新纲、新目、新科、新属和新种等在内的大量新阶元,系统地描述了近千种的形态分类学信息;(2)完成了1 700余种/种群DNA库、1 400余条标记基因库等纤毛虫遗传资料库的构建;在标记基因序列分析基础上,对纤毛门13个纲、55个目级阶元的系统发育进行了深层次的梳理和探讨,解答了纤毛虫系统演化、阶元定位等方面的诸多科学问题;(3)在细胞发生学研究方面,以腹毛类纤毛虫为材料,围绕无性生殖期间的个体发育,研究刻画了100余种-属的细胞分化与模式构建过程,揭示了大量发生学新现象并形成了领域内首部全视角专著《腹毛类纤毛虫的细胞发生模式》;(4)在基因组学与基因进化研究方面,针对进化地位特殊、环境依赖以及类群代表性种类,阶段性地完成了近百种单细胞基因组的常规测序和6个种的深度分析,研究揭示了钩刺斜管虫大小核基因重组模式等进化生物学新现象;(5)在基因条形码研究方面,以重要模式生物游仆虫属、草履虫属等类群为材料,开展了DNA条形码的筛选和技术优化探索,提出了COI基因和28S rRNA基因D1～D2区可有效刻画近缘种或隐存种这一新观点;(6)在表观遗传学研究方面,探讨了四膜虫组蛋白单甲基化酶TXR1对复制延伸的影响、N6-腺嘌呤甲基化的全基因组分布模式及决定因素、反式和顺式作用元件对核小体分布的协同作用以及RNAi和Polycomb通路关键蛋白对转座子沉默与激活的调控作用与机制。上述研究成果历史性地改变了纤毛虫学研究格局,极大地提升了我国原生动物学研究的国际地位。 相似文献
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PDC钻头在软至中硬地层钻进时具有钻速高、使用寿命长、设计灵活等显著优点,在钻井领域中的需求量逐年增加。而超声波钻进作为一种新型碎岩技术,由于在钻进过程中具有穿透能力强、钻进效率高等优点而获得了广泛关注。以超声波振动辅助PDC钻头破岩有望取得良好的钻进效果。为此,基于线型Drucker-Prager模型,利用ABAQUS软件建立了超声波辅助PDC钻进振动切削岩石的二维有限元模型,分析了不同超声波振动频率下PDC钻进破岩比功和切削力的变化规律,比较了超声波振动切削与常规切削岩屑形成过程的差异。研究结果表明,当激励频率从20 kHz至40 kHz增长的过程中,破岩比功与平均切削力都呈现先减少后增加的变化趋势,即存在一个最优频率位于25~30 kHz间,使破岩比功最小,钻进效率最高;超声波辅助振动切削的破岩方式与常规切削的塑性破坏不同,主要以脆性破坏为主,其切屑形成过程共分为4个阶段,且切削力保持为零的阶段较常规切削更为明显;当激励频率接近岩石固有频率时,超声波振动切削的平均切削力较常规切削小20.5%,并更易产生大块岩屑,使岩石产生更多体积破碎,从而提高破岩效率。 相似文献
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准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组沉积于火山—碱湖蒸发环境中，发育有厚层碱盐和优质烃源岩，同时还发育世界罕见的硅硼钠石，其富集程度居世界首位。本文基于岩芯、薄片、背散射图像观察及流体包裹体和硼同位素测试分析，试图探讨风城组富集硅硼钠石的原因。矿物学研究发现，硅硼钠石是成岩作用产物，以交代碳酸盐矿物为主，包括碳钠钙石、碳钠镁石、氯碳钠镁石、方解石、天然碱，甚至是极少见的钡方解石。风城组硅硼钠石中原生盐水包裹体均一温度为100 ℃~116 ℃，硅硼钠石的δ11B在0.33‰~2.13‰之间，结合前人硅硼钠石合成实验成果，认为硅硼钠石的B来源于原始沉积环境中的深部热液流体，受地表及浅埋藏过程中温度压力的限制，硅硼钠石主要形成于深部成岩环境中（>3 000 m）。玛湖凹陷风城组之所以较世界上其他新生代碱湖沉积物更发育硅硼钠石，一方面在于沉积过程中其岩浆热液活动更为强烈，另一方面在于成岩作用时间更为漫长，使硅硼钠石交代作用更为充分。 相似文献
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双钻头仿生自平衡连续钻进技术具有无需钻机、钻进速度快和对井壁扰动小等优点,是构建矿山灾害保障救援通道的潜在关键技术之一。该技术中的连续缆管由于内置有电源、信号和排屑等通道,要求在储放过程中不能出现像现有滚筒式绞车储存连续管时存在的互咬、挤压和设置动静导电滑环等情况,故需研制与之匹配的专用连续缆管地面储放设备。依据双钻头自平衡钻进技术的需求和连续管滚筒式绞车储存技术存在的不足,提出了连续缆管套筒式储存和夹持式输送原理,构建了连续缆管套筒式储存和输送模型,并应用有限元分析软件对连续缆管的夹持输送过程进行模拟分析。依据双钻头仿生自平衡钻进系统对连续缆管的性能要求,确定了整机尺寸参数,并对整机的运行参数进行了计算,建立了适用于连续缆管外径为50.8 mm、井眼深度小于1 016.8 m、场地面积小于50 m2钻井工况的钻孔救援连续缆管储放设备三维模型。最后,研发了与本设备匹配的电控系统,并对加工组装好的整机进行了连续缆管夹持输送、储放设备运行、连续缆管储放等机电一体化联调与试验。结果表明：连续缆管储放设备运行平稳,在连续缆管存储和输送过程中,无互咬和锁死现象,没有动静导电滑环,能够满足双钻头仿... 相似文献
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跟管钻进技术是解决复杂地层钻进的有效方法之一,针对跟管钻进过程中内外管环空间隙卡阻、钻具受力复杂、能耗大和套管连续下入深度有限、深孔干热岩花岗岩在热应力作用下破碎卡钻等技术难题,本文创新设计了一种双孕镶金刚石钻头跟套管连续钻进机构。理论分析表明：双钻头同心回转钻进岩屑小,避免内外管卡阻,极大地改善了钻具的受力状态,降低了钻具发生断裂的风险;内钻头通过齿轮啮合方式带动外钻头独立回转,相较于常规跟套管钻进能量消耗降低29.29%;外钻头采用高胎体交替式结构,有效避免了钻井液局部循环现象的发生,从而提高了套管连续下入的深度。该机构设计为跟套管钻进技术提供了一种新思路。 相似文献