美国干热岩大斜度定向井关键技术与应用

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作者 李宽 施山山 +2 位作者 张恒春 吴纪修 王文 《钻采工艺》 北大核心 2025年第2期66-73,共8页

由美国能源部主导的FORGE项目在Milford场地部署的第一口大斜度定向井16A(78)-32井,由于花岗岩地层致密坚硬、井底温度高、井壁稳定性差等问题,定制了硬岩PDC钻头,该钻头从切削齿、切削深度控制组件、喷嘴等方面进行了优化,并结合机械... 由美国能源部主导的FORGE项目在Milford场地部署的第一口大斜度定向井16A(78)-32井,由于花岗岩地层致密坚硬、井底温度高、井壁稳定性差等问题,定制了硬岩PDC钻头,该钻头从切削齿、切削深度控制组件、喷嘴等方面进行了优化,并结合机械比能优化钻井技术,在花岗岩地层中机械钻速达到16 m/h、单只钻头进尺330 m以上,显著提高了钻井机械钻速和钻头寿命;使用蒸发冷却式钻井液冷却装备将井底循环温度控制在135℃以内,改善井下工具工作环境;采用机械式垂直钻井工具、XBOLT双信道随钻测量仪器等测控仪器与工具,控制实钻井眼轨迹严格参照设计轨道执行;并综合采用防堵塞取心、钻柱减阻降扭等技术手段,达到花岗岩地层机械钻速大于8 m/h、单只钻头进尺超过200 m的经济指标,钻井周期缩短近60%。 展开更多

关键词 干热岩 硬岩PDC钻头 钻井液冷却 井眼轨迹测控 机械比能优化钻井 防堵塞取心系统

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基于RBF神经网络整定PID的电液比例系统位置控制研究 被引量：3

2

作者 陈翰文 徐巧玉 +1 位作者 徐恺 张正 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第3期371-381,共11页

针对凿岩机械臂的电液比例系统位置控制精度问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络整定PID的电液比例系统位置控制方法。首先,在AMESim中搭建了阀控非对称液压缸的电液比例系统简化模型,设置了各个模块的参数;然后,利用MATLAB/Sim... 针对凿岩机械臂的电液比例系统位置控制精度问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络整定PID的电液比例系统位置控制方法。首先,在AMESim中搭建了阀控非对称液压缸的电液比例系统简化模型,设置了各个模块的参数;然后,利用MATLAB/Simulink搭建了系统闭环控制模型,通过不断更新RBF网络模型并修正PID参数,实现了基于RBF神经网络整定PID的电液比例系统位置控制目的;结合AMESim搭建的电液比例系统模型和Simulink下搭建的控制器进行了联合仿真;最后,基于凿岩台车机械臂实验平台,进行了电液比例系统位置控制实验。仿真结果表明:在受到外部干扰的情况下,RBF神经网络整定PID控制系统能够在0.3 s内控制活塞杆重新运行至目标位置,平均响应时间为1.5 s,位置精度误差不超过5 mm。实验结果表明:与常规PID控制方法相比,RBF神经网络整定PID控制活塞杆位置精度误差降低了75%,位置精度误差在工程实际要求的10 mm范围以内,因此,RBF神经网络整定PID算法可以有效提高电液比例系统的位置控制精度,满足凿岩机械臂实际工作中对电液比例系统位置精度的控制要求。 展开更多

关键词 凿岩机械臂 径向基函数神经网络整定PID 电液比例系统位置控制精度 联合仿真 MATLAB/SIMULINK AMESIM

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潜孔钻机凿岩过程自动防卡钻理论与方案研究 被引量：14

3

作者 赵宏强 李美香 +1 位作者 高斌 何清华 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2008年第6期739-743,共5页

自动防卡钻控制是潜孔钻机凿岩过程的一个关键控制技术,它直接影响机器的性能指标。本文在分析了目前已有的潜孔钻机防卡钻方案及其卡钻机理的基础上,提出了利用推进压力突然下降的信号控制推进系统回退来预防溶洞卡钻,利用回转压力的... 自动防卡钻控制是潜孔钻机凿岩过程的一个关键控制技术,它直接影响机器的性能指标。本文在分析了目前已有的潜孔钻机防卡钻方案及其卡钻机理的基础上,提出了利用推进压力突然下降的信号控制推进系统回退来预防溶洞卡钻,利用回转压力的缓变信号无级控制推进系统推进力及推进速度来预防缓变卡钻和利用回转压力突变信号控制推进系统回退来预防裂隙卡钻的综合自动防卡钻控制方案,并对其控制规则进行了理论研究。本文所提出的潜孔钻机综合自动防卡钻控制系统稳定,能够实现自动预防各类卡钻控制,增强了钻机对复杂岩层钻进的适应能力。 展开更多

关键词 潜孔钻机 卡钻机理 自动防卡钻

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液压凿岩机的自动防卡钎控制方案 被引量：8

4

作者 罗生梅 张宏林 +1 位作者 斯建刚 龙云 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2009年第3期33-38,共6页

根据对液压凿岩卡钎机理的分析,针对3种不同的卡钎现象,在采用"绝对变化量"控制条件的基础上,应用计算机技术,提出推进力、回转扭矩的"变化率"控制条件,更准确地对可能出现的卡钎种类进行判定,实现"二路反馈... 根据对液压凿岩卡钎机理的分析,针对3种不同的卡钎现象,在采用"绝对变化量"控制条件的基础上,应用计算机技术,提出推进力、回转扭矩的"变化率"控制条件,更准确地对可能出现的卡钎种类进行判定,实现"二路反馈三级防卡"的"主动预防"和"被动防卡"的设想.提出"开关式"和"无级调节式"两种处理方案,防卡钎的同时兼顾钻孔效率. 展开更多

关键词 液压凿岩机 液压控制 卡钎

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潜孔钻机凿岩过程自动防卡钻控制 被引量：7

5

作者 吴万荣 邱敏秀 魏建华 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期455-457,共3页

根据潜孔钻机凿岩过程卡钻机理的分析 ,提出了利用回转压力的缓变信号无级控制推进器推进力的预防卡钻控制和利用回转压力突变信号控制推进器回退的综合自动防卡钻控制 ,并对其控制规则进行了理论研究。试验证明 ,该控制系统性能稳定 ,... 根据潜孔钻机凿岩过程卡钻机理的分析 ,提出了利用回转压力的缓变信号无级控制推进器推进力的预防卡钻控制和利用回转压力突变信号控制推进器回退的综合自动防卡钻控制 ,并对其控制规则进行了理论研究。试验证明 ,该控制系统性能稳定 ,能够实现自动预防各类卡钻控制 ,增强了钻机对复杂岩层钻进的适应能力。 展开更多

关键词 潜孔钻机 卡钻机理 自动防卡钻 控制系统 凿岩

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液压凿岩卡钎机理及自动防卡钎新方案 被引量：7

6

作者 杨襄璧 胡均平 +1 位作者 王琴 朱建新 《中南工业大学学报》 CSCD 1995年第6期789-792,共4页

在分析液压凿岩卡钎机理的基础上，为提高液压凿岩过程自动防卡钎能力，提出了一种可预防各类卡钎的液压凿岩自动防卡方案，并设计了相应的液压控制系统，且对其进行了实验验证。理论和实验结果表明，新的自动防卡钎方案提高了凿岩自动... 在分析液压凿岩卡钎机理的基础上，为提高液压凿岩过程自动防卡钎能力，提出了一种可预防各类卡钎的液压凿岩自动防卡方案，并设计了相应的液压控制系统，且对其进行了实验验证。理论和实验结果表明，新的自动防卡钎方案提高了凿岩自动防卡钎能力，具有重要实用价值。 展开更多

关键词 液压凿岩机 液压控制 卡钎 防卡 自动化

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凿岩过程推进压力反馈防卡钎计算机控制 被引量：7

7

作者 胡均平 杨襄璧 吴万荣 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第2期364-367,共4页

根据凿岩过程中钎头进入溶洞卡钎区时推进压力的变化特征，提出了利用推进压力反馈自动进行防溶洞卡钎控制。通过对推进压力反馈自动防卡钎控制条件的研究分析，确定了自动防溶洞卡钎的计算机控制模型，并进行了防溶洞卡钎性能仿真计算... 根据凿岩过程中钎头进入溶洞卡钎区时推进压力的变化特征，提出了利用推进压力反馈自动进行防溶洞卡钎控制。通过对推进压力反馈自动防卡钎控制条件的研究分析，确定了自动防溶洞卡钎的计算机控制模型，并进行了防溶洞卡钎性能仿真计算和实验测试。理论分析计算和实验结果表明，计算机控制的防溶洞卡钎性能，优于纯液压控制的防溶洞卡钎性能；在三种防卡钎控制条件中，推进压力相对时间变化量的条件最好。 展开更多

关键词 液压凿岩 计算机控制 防卡钎

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GA-BP网络在凿岩防卡阀推进压力预测中的应用 被引量：2

8

作者 马威 马飞 +1 位作者 郭荣 耿晓光 《工矿自动化》 北大核心 2016年第7期44-50,共7页

分析了凿岩钻车防卡阀的结构和工作原理,利用某采石场原始卡钎数据,建立了防卡阀BP神经网络模型。基于遗传算法理论对BP神经网络模型进行了结构拓扑优化和训练,建立了GA-BP网络模型。分析结果表明,BP神经网络模型和GA-BP网络模型均可以... 分析了凿岩钻车防卡阀的结构和工作原理,利用某采石场原始卡钎数据,建立了防卡阀BP神经网络模型。基于遗传算法理论对BP神经网络模型进行了结构拓扑优化和训练,建立了GA-BP网络模型。分析结果表明,BP神经网络模型和GA-BP网络模型均可以较好地预测卡钎时防卡阀的推进压力,但GABP网络模型具有更高的预测精度、非线性映射和网络性能。 展开更多

关键词 凿岩 防卡阀 推进压力 BP神经网络 遗传算法

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凿岩过程全参数自适应最优控制理论及实现方法 被引量：6

9

作者 胡均平 杨襄璧 吴万荣 《中南工业大学学报》 CSCD 北大核心 1998年第1期72-75,共4页

根据液压凿岩机参数调节的固有特征，在恒功率自动换档的基础上，建立了液压凿岩过程有级调节冲击能、冲击频率及无级调节推进力和转钎速度的全参数自适应最优控制数学模型；此外，根据有级调节的特性，提出了先采用逐个变量变步长试行... 根据液压凿岩机参数调节的固有特征，在恒功率自动换档的基础上，建立了液压凿岩过程有级调节冲击能、冲击频率及无级调节推进力和转钎速度的全参数自适应最优控制数学模型；此外，根据有级调节的特性，提出了先采用逐个变量变步长试行登山法分级局部寻优、然后再取各级局部最优中的最佳控制为其全参数自适应最优控制的程序以及液压凿岩全参数自适应控制最终成为现实提供了可行的理论指导和实现方法． 展开更多

关键词 液压凿岩机 自适应控制 最优控制 凿岩过程

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液压凿岩机恒功率自动换档控制理论和方案 被引量：4

10

作者 胡均平 杨襄璧 王琴 《中南工业大学学报》 CSCD 1996年第2期209-212,共4页

在对液压凿岩机恒功率换档控制理论的研究基础上，提出了恒功率输出条件下利用液压凿岩机冲击压力的变化自动控制液压凿岩机换档方案，为液压凿岩过程全参数自适应最优控制提供了理论和技术基础．

关键词 液压凿岩机 自动控制 恒功率 自动换档

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川付85井须家河组地层钻井技术 被引量：1

11

作者 何龙 刘祚才 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 1999年第6期16-18,共3页

分析了川付８５ 井须家河组地层的特征， 介绍了该井防斜中靶、钻头选型、钻进参数优选、防塌和防漏等技术措施的现场实施情况， 并与邻井川２５ 井、川８４ 井作了比较分析， 提出一些对川东北地区须家河组地层切实可行的钻井技术措施。

关键词 井斜控制 钻头 钻井液 钻井技术 油田 地层钻井

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液压凿岩机凿岩控制系统设计研究及应用 被引量：1

12

作者 牛振华 任燕 《金属矿山》 CAS 北大核心 2023年第6期155-160,共6页

液压凿岩机的凿岩控制系统可以使凿岩机高效作业、提高主要部件的使用寿命、降低钻具和凿岩机的损耗。本文详细分析了液压凿岩机凿岩控制功能和主要控制逻辑,设计了凿岩机液压控制系统,并说明了凿岩控制系统的原理。基于AMESim软件建立... 液压凿岩机的凿岩控制系统可以使凿岩机高效作业、提高主要部件的使用寿命、降低钻具和凿岩机的损耗。本文详细分析了液压凿岩机凿岩控制功能和主要控制逻辑,设计了凿岩机液压控制系统,并说明了凿岩控制系统的原理。基于AMESim软件建立了液压系统模型,并进行了凿岩机控制系统的仿真。同时将该控制系统搭载在某凿岩机和某钻车上,进行了试验和应用,从应用来看该控制系统可以很好地实现凿岩机的防卡钎控制、防空打控制、高低冲切换控制等,研究应用结果为凿岩机的控制提供了参考和借鉴。 展开更多

关键词 液压凿岩机 液压控制系统 仿真分析 试验应用

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一种新型防卡方法的研究

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作者 朱建新 王琴 +1 位作者 杨襄壁 何清华 《中南矿冶学院学报》 CSCD 1994年第2期225-230,共6页

针对国内外现有全液压凿岩钻车的防卡方法所存在的问题，提出了一种新型Ａ，Ｂ阀防卡方法，并对由此而设计的防卡阀和防卡回路，在一次自动防卡工作循环全过程中的动态性能，进行了计算机数字仿真研究和试验研究．探索了几种旨在提高防... 针对国内外现有全液压凿岩钻车的防卡方法所存在的问题，提出了一种新型Ａ，Ｂ阀防卡方法，并对由此而设计的防卡阀和防卡回路，在一次自动防卡工作循环全过程中的动态性能，进行了计算机数字仿真研究和试验研究．探索了几种旨在提高防卡反应快速性的途径．对防卡回路的设计和调试具有指导意义和实用价值． 展开更多

关键词 液压控制系统 防卡阀 凿岩台车

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液压凿岩机回弹缓冲装置设计与实验研究 被引量：4

14

作者 傅斯龙 赵宏强 +1 位作者 张立斌 段焱辉 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2016年第5期513-520,共8页

液压凿岩机钎杆回弹造成了机体刚性冲击,降低了凿岩机的工作效率和使用寿命,针对此不足,通过回弹波动理论分析,提出了回弹速度的计算方法和回弹缓冲装置的设计方法,从蓄能器的耦合和局部阻力角度建立缓冲活塞的数学模型,得出了缓冲活塞... 液压凿岩机钎杆回弹造成了机体刚性冲击,降低了凿岩机的工作效率和使用寿命,针对此不足,通过回弹波动理论分析,提出了回弹速度的计算方法和回弹缓冲装置的设计方法,从蓄能器的耦合和局部阻力角度建立缓冲活塞的数学模型,得出了缓冲活塞运动的非线性方程.利用Simulink对缓冲活塞进行了运动学仿真,分析了预充压力对回弹缓冲装置的动特性影响和其对工况的响应能力,并与实验结果进行对比,验证了仿真的准确性.结果表明:回弹速度与预充压力无关,与工作介质有关,介质系数增大,回弹速度增大.回弹缓冲装置设计有很好的工况响应能力,增加了液压凿岩机的可靠性,工作效率提高了7.23%,更符合实际工况要求. 展开更多

关键词 液压凿岩机 回弹缓冲 工况响应 蓄能器耦合

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凿岩回转推进全液压自适应控制系统 被引量：3

15

作者 王东升 林宏武 +2 位作者 赵宏强 朱建新 冀宏 《液压与气动》 北大核心 2015年第8期51-54,共4页

为提升凿岩自适应控制性能,以全液压的方式实现凿岩回转推进自适应控制。通过推进联、溢流阀、负载敏感变量泵等的特殊匹配,实现推进压力液压远控;通过推进压力液压远控、平衡阀耦合两溢流阀设定值、回转压力控制平衡阀开度等技术措施,... 为提升凿岩自适应控制性能,以全液压的方式实现凿岩回转推进自适应控制。通过推进联、溢流阀、负载敏感变量泵等的特殊匹配,实现推进压力液压远控;通过推进压力液压远控、平衡阀耦合两溢流阀设定值、回转压力控制平衡阀开度等技术措施,实现回转推进全液压自适应耦合控制。理论分析、仿真分析及试验测试表明,该全液压自适应控制系统性能良好,可靠性高,有效提升钻进过程的岩层适应性。 展开更多

关键词 凿岩自适应 回转 推进 液压控制系统

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液压凿岩机回转速度控制系统 被引量：5

16

作者 席汝凯 李东明 张永玺 《金属矿山》 CAS 北大核心 2017年第3期153-156,共4页

为提高液压凿岩机效率以及延长其使用寿命,利用最优凿岩角理论,完成了基于冲击频率控制回转角度的液压凿岩机控制系统。根据最优凿岩角理论,在破岩时特定性质的岩石有确定的最优凿岩回转角度与之对应,此时钻具破岩效率最高,即不同冲击... 为提高液压凿岩机效率以及延长其使用寿命,利用最优凿岩角理论,完成了基于冲击频率控制回转角度的液压凿岩机控制系统。根据最优凿岩角理论,在破岩时特定性质的岩石有确定的最优凿岩回转角度与之对应,此时钻具破岩效率最高,即不同冲击频率可对应凿岩机不同回转速度。基于LabVIEW平台开发的冲击频率提取功能可实时提取液压凿岩机冲击信号,并加以处理得到实时冲击频率,依据最优回转角理论计算凿岩机最优转速,并将数据传输至控制器,通过控制器程序实现对液压凿岩机回转速度调节的目的。通过试验验证,本控制系统可以有效实现基于冲击频率对液压凿岩机回转速度的精确控制,从而实现对液压凿岩机最优转角的实时控制。 展开更多

关键词 LABVIEW 信号采集与处理 液压凿岩机 回转速度 控制系统

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基于推进压差和回转压力变化的钻孔参数自动匹配系统设计 被引量：4

17

作者 刘在政 廖金军 胡骞 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2018年第8期1379-1383,共5页

为解决凿岩台车钻孔参数自动匹配的问题,对冲击回转凿岩形式的钻进过程进行建模仿真,分析不同推进压力、冲击压力和回转压力等凿岩参数对钻进效率的影响,获取最佳钻进状态下凿岩参数的匹配关系;在此基础上,设计基于推进压差和回转压力... 为解决凿岩台车钻孔参数自动匹配的问题,对冲击回转凿岩形式的钻进过程进行建模仿真,分析不同推进压力、冲击压力和回转压力等凿岩参数对钻进效率的影响,获取最佳钻进状态下凿岩参数的匹配关系;在此基础上,设计基于推进压差和回转压力的钻孔参数自动匹配液压控制系统,并用于某型凿岩台车进行实测,验证以下结论:1)冲击压力能够随推进压差变化自动调整;2)随着回转压力变化,系统能够判别卡钎状态,并准确做出减缓钻孔速度、停止推进、开始回退等响应动作。 展开更多

关键词 凿岩台车 推进压差 回转压力 钻孔参数 自动匹配 液压控制系统

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凿岩机械臂轨迹规划及电液跟踪控制研究

18

作者 刘阳 徐巧玉 +1 位作者 陈翰文 张正 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2023年第12期61-67,90,共8页

针对液压凿岩机械臂运动控制的平稳性及跟踪精度问题,提出一种关节空间轨迹规划和电液系统模糊PID跟踪控制方法。首先,基于关节空间五次多项式插值方法对关节的位置、角速度及角加速度进行约束,生成含有时间序列的关节角度变量,通过直... 针对液压凿岩机械臂运动控制的平稳性及跟踪精度问题,提出一种关节空间轨迹规划和电液系统模糊PID跟踪控制方法。首先,基于关节空间五次多项式插值方法对关节的位置、角速度及角加速度进行约束,生成含有时间序列的关节角度变量,通过直接控制关节角度完成轨迹规划。采用智能算法模糊PID对液压缸位移进行跟踪控制,将传感器反馈并计算得到的位移偏差值及其变化率作为模糊控制器的输入,经模糊处理后,把输出的3个参数ΔK_(P)、ΔK_(I)、ΔK_(D)加到PID控制器中以此实现动态调参。在V-REP(Virtual-Robot Experimentation Platform)中建立三维SolidWorks的虚拟样机模型,使用MATLAB软件远程API同步模式控制V-REP验证所提轨迹规划方法对工程实际机械臂的有效性。同时,通过模糊工具箱设计模糊控制器并运用Simulink模块对电液跟踪控制系统进行仿真。V-REP及Simulink仿真结果表明:五次多项式轨迹规划可避免机械臂运动过程中速度及加速度的突变,V-REP中机械臂模型运行平稳;模糊PID能有效提高电液系统的跟踪控制精度,系统响应快速,上升时间不到2 s,最大跟踪误差不超过3.3 mm,该结果可满足凿岩机械臂实际施工作业时规定的误差要求。 展开更多

关键词 液压凿岩机械臂 轨迹规划 V-REP 电液控制 模糊PID

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