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油气装备数字孪生技术体系构建与应用示范 被引量：1
1
作者 冯定 梁金力 +3 位作者 王健刚 张红 施雷 苗恩铭 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第2期1-10,共10页
油气装备与数字孪生技术的结合,是实现无人化、智能化、经济化油气钻探开发工程的关键环节。为实现工况复杂和作业环境恶劣条件下装备行为状态监测、性能评估等系列功能,开展了油气装备数字孪生技术研究。根据数字孪生技术理论,考虑油... 油气装备与数字孪生技术的结合,是实现无人化、智能化、经济化油气钻探开发工程的关键环节。为实现工况复杂和作业环境恶劣条件下装备行为状态监测、性能评估等系列功能,开展了油气装备数字孪生技术研究。根据数字孪生技术理论,考虑油气装备各系统间的关系,结合多学科、多层次、多物理场耦合的描述方法,构建了一套基于结构性能响应和数据实时映射的油气装备数字孪生技术应用的流程体系。以齿轮齿条钻机为研究对象,建立了基于多系统、多尺度、多要素建模准则的齿轮齿条钻机起升系统的数字孪生体,通过应用示范,验证了理论研究的可靠性。研究结果为油气及相关领域装备的性能评估与寿命预测提供了基于数字孪生技术的应用理论依据。 展开更多
关键词 油气装备 数字孪生 机理模型 齿轮齿条钻机
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极地油气钻井关键技术与装备研究进展
2
作者 柯珂 胡志强 +4 位作者 王磊 杨进 徐良 邓嵩 李哲 《天然气工业》 北大核心 2025年第8期115-128,共14页
极地油气资源丰富,随着全球能源需求的持续增长,极地油气资源的勘探与开发已成为国际能源战略的重要发展方向。然而,极地恶劣的自然环境(如超低温气候、巨厚冻土层、浅层地质灾害及井筒大温变等)给油气钻探带来了巨大挑战。为系统总结... 极地油气资源丰富,随着全球能源需求的持续增长,极地油气资源的勘探与开发已成为国际能源战略的重要发展方向。然而,极地恶劣的自然环境(如超低温气候、巨厚冻土层、浅层地质灾害及井筒大温变等)给油气钻探带来了巨大挑战。为系统总结极地油气钻井技术与装备的适用条件和未来发展方向,系统分析了极地油气钻井面临的工程技术难题,从钻井地质灾害风险评价与环保技术、钻井关键装备及工具研发、钻井工艺及井筒工作液技术等方面,系统总结了极地油气钻井关键技术与装备的研究进展,并提出未来技术创新发展方向。研究结果表明:①极地浅层地质灾害风险识别与防护技术、冻土层钻井温控方法及环保废弃物处置技术是当前研究的重点;②低温环境下钻井装备的可靠性及工艺技术的适应性仍需进一步验证,特别是在-50℃超低温工况下的工程应用仍存在较大挑战;③未来应加强极地地质灾害动态监测与防控技术研究,优化冻土层钻井井筒温度调控方法以提升井筒稳定性,研发适应超低温环境的高可靠性钻井装备及工具,完善极地环保技术体系以推动废弃物无害化处理技术的应用,加快极地钻井技术的现场验证与商业化推广。结论认为,研究成果可为极地油气钻井技术的进步提供理论支撑和技术参考,并可为我国极地能源开发战略的实施、装备产业升级及国际竞争力提升提供有力支撑,进而助力我国在全球极地油气资源开发中发挥引领作用。 展开更多
关键词 极地 油气井 钻井 冻土 中国石化 低温钻机 浅层地质灾害 低温钻井液 低温固井 低温装备
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基于MOPSO和布局特征指标的钻机界面优化研究
3
作者 陈晓鹂 刘润余 +1 位作者 文国军 郝国成 《机械设计》 北大核心 2025年第2期166-172,共7页
为提升地质操作钻机的用户满意度,提出基于界面布局特征衡量指标构建的数学模型,并应用于多目标的粒子群算法求解,从而获取更合理的钻机界面布局。对钻机界面进行拓扑化并建立坐标系;基于衡量指标的计算对界面内元素进行范围约束并构建... 为提升地质操作钻机的用户满意度,提出基于界面布局特征衡量指标构建的数学模型,并应用于多目标的粒子群算法求解,从而获取更合理的钻机界面布局。对钻机界面进行拓扑化并建立坐标系;基于衡量指标的计算对界面内元素进行范围约束并构建数学模型;采用改进后的多目标的粒子群算法求解得到综合最优平衡解;将最优平衡解对应的坐标应用至界面并进行布局改进;通过SUS评估布局优化的有效性。以某型号钻机操纵界面为例进行试验,结果表明,优化后的界面可有效提升用户满意度。文中所提出的方法可作为一种从用户体验角度出发的复杂操控界面布局优化方法。 展开更多
关键词 人机界面 布局优化 多目标粒子群算法 钻机界面 布局特征衡量指标
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基于混合模型修正的在役海洋钻机井架实时承载能力评估
4
作者 闫天红 周国强 董浩轩 《天然气工业》 北大核心 2025年第6期170-181,共12页
随着海上油气资源勘探开发的不断深入,在役钻机井架作业安全就显得尤为重要。由于钻机井架面临海洋环境腐蚀、结构损伤及苛刻钻井作业条件,在役海洋钻机井架不可避免出现结构损伤和性能退化,进而降低承载能力并可能导致耐久性失效,给海... 随着海上油气资源勘探开发的不断深入,在役钻机井架作业安全就显得尤为重要。由于钻机井架面临海洋环境腐蚀、结构损伤及苛刻钻井作业条件,在役海洋钻机井架不可避免出现结构损伤和性能退化,进而降低承载能力并可能导致耐久性失效,给海洋钻井作业带来巨大风险,实时评估井架实际承载能力已迫在眉睫。为此,基于测试模型实测数据与有限元模型计算数据相关性分析建立了贝叶斯模型修正方法,形成了基于混合模型修正的海洋钻机井架承载能力实时评估方法,并开发了集钻井载荷—应变测试—振动测试一体化的海洋钻机井架结构响应测试系统,最后以南海某平台海洋钻机井架结构损伤识别算例,验证了该算法的可靠性。研究结果表明:①井架测试模型实测响应与有限元模型计算响应相关性分析可以实现测点与节点匹配、实测响应与计算响应匹配;②基于实测模态参数与应变的混合有限元模型修正建立的在役钻机井架测评基准模型进一步减小了计算数据与实测数据的误差,实测频率与计算频率最大误差由模型修正前的34.35%降低为0.56%,实测应变与计算应变最大误差由模型修正前的53.7%降低为13.3%;③经现场实测响应与计算响应相关性分析的混合模型修正,按照评估准则海上钻机实例井架承载力下降8.44%。结论认为,形成的在役钻机井架性能退化及承载能力评估技术解决了原有单一工况测点值线性外推评估方法难以满足复杂工况带来的不确定性问题,该方法对于准确评估海上在役钻机井架实际承载能力具有重要借鉴和指导意义。 展开更多
关键词 海洋钻机井架 响应测试与数值计算 相关性分析 混合模型修正 承载能力评估
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救援车载钻机起下钻机构时效优化设计方法
5
作者 曹超 毛炳权 +4 位作者 张忠海 常仁齐 赵继云 韩静 黄笛 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第8期247-258,共12页
【目的】在矿山事故救援领域,车载钻机开展地面钻孔作业开辟竖直救生通道最为有效。但受车辆载重限制,需平衡起下钻执行机构驱动速度与稳定性,建立参数优化设计配置体系,充分配置钻孔机构作业能力,是保障救援效率的关键。【方法】通过... 【目的】在矿山事故救援领域,车载钻机开展地面钻孔作业开辟竖直救生通道最为有效。但受车辆载重限制,需平衡起下钻执行机构驱动速度与稳定性,建立参数优化设计配置体系,充分配置钻孔机构作业能力,是保障救援效率的关键。【方法】通过构建车载钻机起下钻机构时空多重规划模型,明确了车载钻机关键参数范围和设计流程,按照多执行机构梯形或S形速度曲线分类规划原则,开展了钻机多执行机构时序规划和运动学规划;通过Adams和AMESim构建了双向耦合机液动力学模型,分析了机械系统和液压驱动系统的动态特性,优化了驱动系统参数配置和救援车载钻机主要机构的动态设计参数;构建了包含时序、运动、驱动的全局时效优化设计方法,形成了完整的救援钻机起下钻机构参数设计闭环。【结果和结论】(1)采用并行作业配置策略,可以将下钻时间和起钻时间分别缩短17.7%和17.5%,各执行机构中最大应力集中于铰接点,运动状态切换时振动与载荷冲击最大。(2)通过动力学迭代优化起下钻机构并行动作时序,使给进油缸执行提升动作时最大应力降低37.76%,翘起油缸执行动力头回落动作时最大应力降低4.66%。(3)起下钻机构样机动作时序测试表明,实际运动时间误差≤5.83%,振动幅值满足约束要求。研究提出的车载救援钻机时效优化设计方法对提升钻孔救援装备能力和效率具有重要意义。 展开更多
关键词 救援车载钻机 多机构协同 运动学规划 机液动力学 参数匹配 起下钻机构 时效优化
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基于退钻过程检测的矿井下钻杆计数方法研究
6
作者 胡玮 王满利 +2 位作者 张长森 田子建 张善文 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期697-707,共11页
针对现有的矿井下钻杆计数方法存在误检率较高、效率较低的问题,设计一种特征编码式计数方法,其主要通过对钻机退钻过程检测结果的分析处理,统计实际打入的钻杆数量,可以有效提高计数的准确性及工作效率。由于矿井下的环境十分复杂,由... 针对现有的矿井下钻杆计数方法存在误检率较高、效率较低的问题,设计一种特征编码式计数方法,其主要通过对钻机退钻过程检测结果的分析处理,统计实际打入的钻杆数量,可以有效提高计数的准确性及工作效率。由于矿井下的环境十分复杂,由视频监控获取到的图像易受噪声、灯光等因素的影响,造成现有的目标检测算法存在特征提取困难和识别率低等问题。并且,这些算法模型复杂度高且计算量大,不利于在边缘端进行部署。针对这些问题,提出一种基于YOLOv8n改进的钻机退钻过程检测算法,称为YOLOv8n–SDM。首先,设计新的空间金字塔池化模块来增强模型的特征提取能力,同时降低矿井下复杂背景对退钻检测的干扰;然后,提出具有2种变换结构的特征聚合模块,替换原模型中的C2f模块,其在获取丰富的特征信息的同时有效降低模型的复杂度与计算量;最后,为进一步提升模型对不规则特征的辨识能力,设计了一种多尺度融合探测头来提高模型对钻机等目标的识别率。实验结果表明:改进后的YOLOv8n–SDM算法和原YOLOv8n算法相比,精度、召回率、mAP@0.5以及mAP@0.5–0.95值分别提升了2.7%、2.6%、2.2%以及1%,模型参数量、占用存储空间和GFLOPs值分别降低了32.2%、30.2%和31.7%。相较主流算法能够在复杂的矿井场景下实现更精准的钻机退钻过程检测,满足实际部署和应用的需求。 展开更多
关键词 钻杆计数 钻机退钻过程检测 YOLOv8n 特征聚合模块 多尺度融合探测头
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井下救援模块化大直径水平跟管钻机的研制
7
作者 凡东 倪晓阳 +4 位作者 穆树元 邹祖杰 文国军 李影平 鲁飞飞 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第9期236-246,共11页
【目的】针对矿山巷道及隧道塌方事故救援中面临的狭窄空间作业难题,研制一种具备快速响应能力的模块化水平跟管救援钻机系统,以提升复杂环境下的救援效率与安全性。【方法】采用模块化设计理念,通过紧凑化布局优化动力头、给进装置及... 【目的】针对矿山巷道及隧道塌方事故救援中面临的狭窄空间作业难题,研制一种具备快速响应能力的模块化水平跟管救援钻机系统,以提升复杂环境下的救援效率与安全性。【方法】采用模块化设计理念,通过紧凑化布局优化动力头、给进装置及动力系统等核心部件。运用多体动力学仿真对辅助作业车进行倾覆校核,确保其在复杂工况下的稳定性;基于离散元(DEM)−多体动力学(MBD)耦合仿真方法,优化超薄折叠式钻渣带式输送机的结构,显著提升输送效率与空间适应性。结合层次分析法(AHP)与逼近理想点排序法(TOPSIS),构建钻场安全风险评估模型,并集成自回归移动平均(ARMA)和指数平滑算法开发智能预警软件平台,实现了钻场安全态势的动态评估与风险预判。通过钻机静态加载检测、陕西商洛工程试验和云南玉溪集成演练验证钻机性能。【结果和结论】研发的模块化、遥控式大直径跟管救援钻机,最大模块尺寸控制在4000 mm×1700 mm×1450 mm,可在受限空间3 h内完成快速组装;研制的关键部件包括双回转动力头、独立驱动式给进装置、上开口变径夹持扶正系统及遥控单轨吊装系统等,结合电液双控负载敏感液压控制与防爆遥控技术,适配多级跟管钻具,形成集“钻、排、运、护”于一体的救援装备;静态加载检测显示,套管最大转矩达255 kN·m,外管最大推进力达1600 kN;在陕西商洛、云南玉溪分别开展了工程试验和集成演练,完成了3口水平钻孔,最大孔长61.5 m,逃生通道直径570 mm,验证了钻机性能及多级跟管钻进工艺适应性。“钻、排、运、护”一体化井下钻孔救援装备显著提升了狭窄巷道环境下的适应性及救援效率,为矿山及隧道应急救援提供了装备支撑。 展开更多
关键词 矿山灾害 钻孔救援 跟管钻机 模块化设计 双回转动力头 水平大直径钻孔 多级跟管钻进工艺
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钻台机械手立根精准排放技术研究与应用
8
作者 赵亮亮 叶强 +4 位作者 王耀华 白丙建 侯文辉 姜震 栾鲁豫 《石油机械》 北大核心 2025年第8期11-16,共6页
立根的精准排放成为制约钻台机械手进一步发展的瓶颈。为此,结合机械手结构特点和油田现场使用情况,重点开展立根精准排放影响因素分析。分析得出,影响立根精准排放的因素包括立根的非线性变形量、扶持钳的高度变化、扶持钳抓手开度与... 立根的精准排放成为制约钻台机械手进一步发展的瓶颈。为此,结合机械手结构特点和油田现场使用情况,重点开展立根精准排放影响因素分析。分析得出,影响立根精准排放的因素包括立根的非线性变形量、扶持钳的高度变化、扶持钳抓手开度与立根直径的匹配性等。在此基础上,开展机械臂优化设计与数学建模,并基于虚拟样机技术的立根排放规律研究、自适应弹性夹紧扶持钳技术研究,开发了用于钻台机械手的一键自动排管程序。现场应用结果表明,该钻台机械手在排管精度、作业效率、使用可靠性等方面均得到了较大提升。研究成果可为钻台机械手的设计提供参考。 展开更多
关键词 自动化钻机 钻台机械手 立根 自动排管 精准排放 ADAMS
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深海岩芯取样钻机研究现状与展望
9
作者 任玉刚 张晓宇 +2 位作者 杨继超 杨旭 杨志国 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第10期8-14,共7页
深海中蕴藏有丰富的矿产资源,其开采利用可有效地解决全球性资源短缺的问题。对于深海矿产资源的探索和开采,深海岩芯取样钻机是必不可少的技术设备。目前,国内外已成功研发并制造出多种型号的深海岩芯取样钻机,其中一些已被用于深海岩... 深海中蕴藏有丰富的矿产资源,其开采利用可有效地解决全球性资源短缺的问题。对于深海矿产资源的探索和开采,深海岩芯取样钻机是必不可少的技术设备。目前,国内外已成功研发并制造出多种型号的深海岩芯取样钻机,其中一些已被用于深海岩芯取样,但均存在不同程度的技术难题。本文在研究国内外深海岩芯取样钻机设计技术及开发经验的基础上,提出了深海岩芯取样钻机的关键技术,并对我国深海岩芯取样钻机的发展做出了预测,以期为我国深海岩芯取样钻机的研发和改进提供参考。 展开更多
关键词 深海岩芯 取样钻机 岩芯钻机技术进展
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地面钻孔救援车载钻机钻进速度的混合微分器估计方法
10
作者 王云飞 赵继云 +2 位作者 胡永杰 张宗阳 潘晓晨 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第8期238-246,共9页
【背景】车载钻机是地面钻孔救援的关键设备,通过竖直钻孔将地面与地下灾区的直接连通,为被困人员提供救援通道。其中,钻进速度是评价地面救援钻孔作业效果的重要指标,但是受传感器限制无法直接获取。【方法】因此,设计了一种基于新型... 【背景】车载钻机是地面钻孔救援的关键设备,通过竖直钻孔将地面与地下灾区的直接连通,为被困人员提供救援通道。其中,钻进速度是评价地面救援钻孔作业效果的重要指标,但是受传感器限制无法直接获取。【方法】因此,设计了一种基于新型混合微分器的钻进速度估计方法,利用可测量的位移信号计算钻进速度。构建了连续型切换函数,结合其导数分析了新函数的收敛特性,设计了一种兼具线性和非线性特征的新型混合微分器,并利用李亚普诺夫函数证明了其全局渐近稳定特性。在Matlab软件中设计了3种对比控制器,分别开展正弦型信号和三角波型信号下的钻进速度仿真分析。【结果和结论】仿真结果表明,所设计新型混合微分器在正弦型位移信号下的速度平均估计误差约为0.1 m/s,最大估计误差约为1.02 m/s,标准差约为0.09 m/s;在三角波形位移信号下的速度平均估计误差约为0.29 m/s,最大估计误差约为2.07 m/s,标准差约为0.47 m/s。在徐工XSL1500车载救援钻机上开展连续性和间歇性提放实验,发现所设计的新型混合微分器在两种工况下具有良好的响应速度和降噪能力,更适用于不确定环境下钻进速度的获取。本研究提出了一种基于新型连续切换函数的混合微分器设计方法,设计了联合混合微分器和位移传感器的钻机钻进速度估计方法,为车载钻机钻进速度的获取提供了理论支撑和实践经验。 展开更多
关键词 地面钻孔救援 车载钻机 混合微分器 连续切换函数 钻进速度估计
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高效钻孔救援技术及装备
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作者 姚宁平 邹祖杰 +4 位作者 张忠海 赵继云 郝世俊 凡东 窦斌 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第9期217-235,共19页
【目的】我国矿山开采逐步向深部发展,每年全国矿山巷道和隧道掘进量近20000 km,矿山(隧道)事故时有发生,危害国家财产和人民生命安全,针对矿山(隧道)事故应急救援重大需求,钻孔救援作为一种有效的救援途径被广泛提及和使用。【方法】... 【目的】我国矿山开采逐步向深部发展,每年全国矿山巷道和隧道掘进量近20000 km,矿山(隧道)事故时有发生,危害国家财产和人民生命安全,针对矿山(隧道)事故应急救援重大需求,钻孔救援作为一种有效的救援途径被广泛提及和使用。【方法】开展了地面井下救援钻孔高效安全施工技术与装备研究,以地面及井下(隧道)救援钻孔安全高效构建为目标,以“地面救援装备−搜救孔/救援孔成孔技术−工程演练”“井下救援装备−水平救援孔成孔技术−工程演练”为主线,突破了救援深孔高效钻进与快速成孔技术难题,研制了具有自适应钻进功能的大功率地面救援车载钻机及快速换杆装置,开发了地面搜救孔“三段式”一趟钻、救援孔气液双循环高效钻进技术及配套钻具,研制了套管焊接机器人等,可满足搜救孔、救援孔高效成孔需求;攻克了混杂坍塌体高效碎岩及随钻护孔技术难题,研发了井下模块化大直径跟管钻进装备、多功能作业车、带式输送机、救援作业舱及钻场防护系统等,满足水平救援通道快速构建需求。【结果和结论】形成了地面车载钻机及井下跟管钻机2套钻孔救援集成装备、地面垂直救援孔及井下水平大直径救援孔高效成孔技术2套救援施工技术,构成了井上下联合钻孔救援技术与装备体系。地面及井下钻孔救援技术装备分别在山西武乡、江苏徐州、陕西商洛、云南玉溪等地进行了系统联调、工程试验及集成演练,验证了装备的可靠性、技术适用性和安全性,可为我国矿山灾害救援提供技术和装备支撑。 展开更多
关键词 矿山灾害 地面救援钻孔 车载钻机 自适应控制 井下水平救援钻孔 多级跟管钻进 金属探测及破拆 水平救生舱
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多工艺自动化钻机的研发与应用
12
作者 谭春亮 岳永东 +2 位作者 冉灵杰 苏兴涛 祝强 《中国矿业》 北大核心 2025年第S1期306-311,共6页
针对传统地质钻机存在的工艺适应性不足、自动化水平较低等技术瓶颈,本文研制了一种车载式多工艺自动化钻机。该设备集成了无循环取样、空气潜孔锤和冲洗液取芯钻进工艺,并通过创新研发多工艺动力头,钻杆自动化处理系统及数字化操控技术... 针对传统地质钻机存在的工艺适应性不足、自动化水平较低等技术瓶颈,本文研制了一种车载式多工艺自动化钻机。该设备集成了无循环取样、空气潜孔锤和冲洗液取芯钻进工艺,并通过创新研发多工艺动力头,钻杆自动化处理系统及数字化操控技术,实现了覆盖层快速取样(高效空气钻进支撑实时地球化学分析以圈定异常)与岩矿层精准取芯(冲洗液钻进为资源储量评估提供关键实物)的协同作业。在河北张家口、内蒙古赤峰等典型覆盖区的示范应用中,钻机关键性能指标(钻深能力、钻杆处理系统可靠性、钻进参数采集精度等)均达到设计要求,为覆盖区战略性矿产勘查的快速突破提供了高效技术装备支撑。 展开更多
关键词 矿产勘查 覆盖区找矿 多工艺钻探 自动化钻机 绿色勘查
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华阳二矿碎软低渗煤层大功率氮气定向钻进试验研究
13
作者 程卓尔 李泉新 +4 位作者 方俊 刘飞 杨伟锋 李帅帅 郭利佳 《煤炭工程》 北大核心 2025年第7期60-66,共7页
针对阳泉矿区煤层碎软低渗、瓦斯含量高、顺层长距离成孔难、抽采效果差等问题,以华阳二矿为示范矿井,在分析矿井瓦斯地质情况与抽采治理现状基础上,提出了采用大功率氮气定向钻进技术装备进行瓦斯抽采钻孔施工的总体方案,介绍了其技术... 针对阳泉矿区煤层碎软低渗、瓦斯含量高、顺层长距离成孔难、抽采效果差等问题,以华阳二矿为示范矿井,在分析矿井瓦斯地质情况与抽采治理现状基础上,提出了采用大功率氮气定向钻进技术装备进行瓦斯抽采钻孔施工的总体方案,介绍了其技术原理和技术优势,开发了复合定向轨迹控制工艺、复合高效排渣工艺、顺层长距离成孔工艺、定向钻孔长距离筛管护孔工艺等氮气定向钻进关键技术,对大功率定向钻机、制氮装置、大扭矩长寿命气动螺杆马达等大功率定向钻进装备进行了选型,制定了钻场设计、钻孔设计、装备配套、钻具组合等整体试验方案,并在华阳二矿81511进顺钻场进行了顺层钻孔大功率氮气定向钻进试验。试验结果表明,采用大功率氮气定向钻进技术装备可实现碎软低渗煤层内高效定向成孔和瓦斯抽采,施工完成定向钻孔主孔7个、分支孔13个,其中孔深350 m以上钻孔5个,最大孔深506 m,总进尺3363 m;成孔直径120 mm,全孔下入Φ32 mm筛管;试验钻场已稳定抽采超半年,瓦斯抽采浓度均超过50%,最大瓦斯抽采纯量达3.43 m^(3)/min,累计抽采瓦斯纯量达68.99×10^(4)m^(3),为阳泉矿区碎软低渗煤层瓦斯区域高效抽采治理提供了新的技术途径,可供类似条件矿井参考借鉴。 展开更多
关键词 碎软低渗煤层 氮气定向钻进 大功率定向钻机 制氮装置 瓦斯抽采
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煤矿钻机互锁式防卡电液控制方法与仿真实验
14
作者 叶鹏 王登科 +3 位作者 鹿强 李金 孔祥栋 李东民 《农业装备与车辆工程》 2025年第6期119-123,128,共6页
针对煤矿钻孔易卡钻的问题,通过研究煤矿钻机结构与工作原理,提出互锁式防卡电液控制方法。通过对钻机回转马达与给进油缸油路分别设置1个顺序阀,2个顺序阀的控制油压分别等于对方的进油油压,从而形成互锁式防卡方法。采用AMESim对防卡... 针对煤矿钻孔易卡钻的问题,通过研究煤矿钻机结构与工作原理,提出互锁式防卡电液控制方法。通过对钻机回转马达与给进油缸油路分别设置1个顺序阀,2个顺序阀的控制油压分别等于对方的进油油压,从而形成互锁式防卡方法。采用AMESim对防卡电液回路进行仿真,得到不同卡钻油压阈值条件下的回转马达与给进油缸进油压力。实验结果表明,该方法可有效控制钻机回转与给进运动并避免卡钻事故发生,提高安全性与生产效率。 展开更多
关键词 煤矿钻孔 互锁 防卡 电液控制 AMESIM
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ZDY3500JDK型煤矿用胶轮式定向钻机关键技术
15
作者 杨增林 徐世国 +2 位作者 钟自成 吴波 朱钱祥 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第22期9319-9326,共8页
基于煤矿井下施工钻孔间距大、钻机需频繁长距离搬迁的实际需求,以及遥控操控功能需要,采用胶轮式定向钻机整体紧凑布局及各单元模块化设计的研究思路,解决独立行走的胶轮底盘、多动力配套输出单元、液压系统及电控系统等关键技术开发难... 基于煤矿井下施工钻孔间距大、钻机需频繁长距离搬迁的实际需求,以及遥控操控功能需要,采用胶轮式定向钻机整体紧凑布局及各单元模块化设计的研究思路,解决独立行走的胶轮底盘、多动力配套输出单元、液压系统及电控系统等关键技术开发难题,整机加工、装调后在国家安全生产检测检验中心钻机性能试验台上模拟负载测试。试验表明钻机的各项功能参数均达到设计要求。研制的ZDY3500JDK型煤矿用胶轮式定向钻机,满足井下长距离自主搬迁需求,极大提高了矿井生产运输效率,为具备无轨胶轮化运输的大中型矿井钻孔施工作业提供了可靠的装备保障。 展开更多
关键词 矿井辅助运输 无轨胶轮车 胶轮钻机 定向钻机
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潜孔钻机随钻参数对钻孔效率的影响研究
16
作者 杨巍 田帅康 +2 位作者 郭大超 姚毅 于海航 《地质与勘探》 北大核心 2025年第1期154-161,共8页
潜孔钻机通过冲击力、轴力和扭矩共同作用进行凿岩,其钻孔效率严重依赖于各工作参数的选择。因此,本文利用自主研发的潜孔钻机随钻测量系统,通过采集钻孔过程中的随钻参数,分析了推进力、扭矩、风压、冲击频率等8个工作参数对冲击钻孔... 潜孔钻机通过冲击力、轴力和扭矩共同作用进行凿岩,其钻孔效率严重依赖于各工作参数的选择。因此,本文利用自主研发的潜孔钻机随钻测量系统,通过采集钻孔过程中的随钻参数,分析了推进力、扭矩、风压、冲击频率等8个工作参数对冲击钻孔效率的影响。基于潜孔钻机的凿岩特性,设计了正交试验并进行了现场钻孔测试,揭示了主要影响钻孔效率的随钻参数分别为风压、冲击频率和轴力。此外,笔者发现,在不同风压条件下,轴力与钻进速度之间存在最佳匹配值;而在不同轴力水平下,风压与碎岩比功之间存在反比例关系。基于钻速和碎岩比功这两个评价指标,确定了轴力为10.5 kN、风压为1.75 MPa、冲击频率为26 Hz时的最优钻孔参数组合。研究结果可为潜孔钻机钻孔工艺的优化、提高生产效率及降低生产成本提供理论参考。 展开更多
关键词 随钻测量 潜孔钻机 露天矿 参数优化 钻孔效率
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基于子装配体模型的锚固钻机钻臂连接件结构优化
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作者 张东桥 姚主林 +1 位作者 余中全 丁永剑 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第6期61-68,共8页
针对复杂装配体中部件结构优化困难—以装配体整体为基础进行拓扑优化难收敛,单一部件拓扑优化精度低的问题,提出子装配体模型拓扑优化方法。以锚固钻机钻臂整体结构为研究对象,首先,建立锚固钻机五自由度上装结构的力学模型,使用MATLA... 针对复杂装配体中部件结构优化困难—以装配体整体为基础进行拓扑优化难收敛,单一部件拓扑优化精度低的问题,提出子装配体模型拓扑优化方法。以锚固钻机钻臂整体结构为研究对象,首先,建立锚固钻机五自由度上装结构的力学模型,使用MATLAB软件对其进行仿真,得到钻臂整体关键铰点最大受力工况条件;然后,对钻臂整体进行静强度分析,基于子装配体模型,以子装配体模型结构刚度为响应目标,子装配体模型强度与连接件结构质量为响应约束,对钻臂连接件结构进行拓扑优化,得到重构模型;最后,采用响应面分析方法进行重构模型参数优化,以重构模型的6个关键尺寸范围为约束,以钻臂连接件结构质量和钻臂整体最大静应力为优化目标,确定连接件结构的最终尺寸参数。结果表明:优化后的连接件结构,钻臂整体最大静应力值降低了67.91%,质量降低了1.23%。 展开更多
关键词 锚固钻机 静强度 子装配体模型 拓扑优化 参数优化
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ZJ15/750Y型智能液压钻机研制
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作者 周林帅 张勇 +2 位作者 余利军 王祥伟 徐晓磊 《石油机械》 北大核心 2025年第7期89-94,共6页
钻机作业的自动化和智能化是钻井装备行业的发展趋势,国内对智能液压钻机的研发制造较少。为此,研制了ZJ15/750Y型智能液压钻机。该钻机采用液缸举升式提升系统主机,配套自动化管柱处理工具,形成了一套可以自动上钻、甩钻、起下钻和旋... 钻机作业的自动化和智能化是钻井装备行业的发展趋势,国内对智能液压钻机的研发制造较少。为此,研制了ZJ15/750Y型智能液压钻机。该钻机采用液缸举升式提升系统主机,配套自动化管柱处理工具,形成了一套可以自动上钻、甩钻、起下钻和旋转钻进的钻机系统。其实现了结合地面管柱移运自动化和钻井作业自动化的全过程“一键联动”功能,应用的“数字孪生”技术可通过远程智能监控实现对设备动作的实时精确模拟,对常规起下钻作业可以做到一键下钻至预定井深,以及从预定井深一键甩钻的无人远程控制。钻机现场应用中全程无人介入,实现了稳定的智能作业,设备远程监控功能运行正常,做到了作业状态的实时传输。研究结论可为钻井行业智能化发展提供新思路。 展开更多
关键词 智能液压钻机 一键联动 数字孪生 自动化工具
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煤矿井下钻机用窄体胶轮式底盘关键技术
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作者 徐世国 李峰 +1 位作者 钟自成 李栋 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第21期8833-8840,共8页
为满足具备无轨运输条件的煤矿钻探施工作业的快转快运的需要,采用无轨胶轮车集成钻机从地面直接行驶到钻场而无需二次转运,有效减少辅助运输人员并提升运输效率。通过对比整体式和铰接式底盘结构优缺点,根据实际井下巷道条件确定为窄... 为满足具备无轨运输条件的煤矿钻探施工作业的快转快运的需要,采用无轨胶轮车集成钻机从地面直接行驶到钻场而无需二次转运,有效减少辅助运输人员并提升运输效率。通过对比整体式和铰接式底盘结构优缺点,根据实际井下巷道条件确定为窄体胶轮式底盘结构,并给出了整车设计关键性能参数。依据总体技术方案需求,对无轨胶轮车多项关键技术进行设计与分析,并对车架的行驶过程和施钻过程两种工况下的静承载能力和动态特性仿真分析,仿真结果表明:应力、位移均满足行走和施钻过程中车架承载能力的设计要求,且具有较好的稳定性。胶轮式底盘装调完成后,开展爬坡试验和全面性能测试,试验表明:整车满足15°大角度爬坡工况,各项数据符合标准规定要求,性能满足煤矿井下钻机的运输需求,能够适应煤矿井下复杂工况条件。 展开更多
关键词 矿井辅助运输 无轨胶轮车 胶轮钻机 有限元分析
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旋挖钻机桅杆局部焊缝疲劳寿命评估
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作者 刘超勤 孔维城 王继新 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第2期247-251,257,共6页
作为旋挖钻机的重要组成部分,桅杆在工作过程中是动力头和钻杆的安装依托部位,承受压力、弯矩等多种载荷的交替作用,所以采用热点应力法对某大型旋挖钻机的桅杆焊缝部位进行疲劳寿命评估。首先在有限元分析软件里面施加单位载荷,进行桅... 作为旋挖钻机的重要组成部分,桅杆在工作过程中是动力头和钻杆的安装依托部位,承受压力、弯矩等多种载荷的交替作用,所以采用热点应力法对某大型旋挖钻机的桅杆焊缝部位进行疲劳寿命评估。首先在有限元分析软件里面施加单位载荷,进行桅杆的静强度分析;为了对焊缝处进行精细化分析,将子模型技术应用到桅杆局部焊缝位置;根据热点应力的外推公式,求出焊趾处的热点应力值;在国际焊接协会IIW的焊接模型库中选出符合研究的焊接模型,进而得到修正后的S-N曲线;再根据采集并编制出的零均值一维载荷谱,进一步求出焊缝的热点应力谱;最后根据Miner线性累积损伤准则,对不同载荷作用下的疲劳损伤进行累加,计算出焊缝处的总损伤为0.573,大于0.5,所以桅杆焊缝处会发生疲劳破坏,应对桅杆和焊缝结构进行改进。该方法为旋挖钻机桅杆焊缝处的疲劳损伤和寿命评估提供了参考。 展开更多
关键词 旋挖钻机桅杆 焊缝 热点应力法 S-N曲线 疲劳寿命
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