長(zhǎng)壽命高效地質(zhì)鉆探系列液動(dòng)潛孔錘研究與開(kāi)發(fā)

液動(dòng)潛孔錘沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)，是利用鉆進(jìn)施工過(guò)程中泥漿泵輸送的沖洗液為工作介質(zhì)，驅(qū)動(dòng)井底鉆具中的液動(dòng)潛孔錘內(nèi)的沖錘往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)鉆頭施加一定能量和頻率的沖擊載荷，形成“回轉(zhuǎn) 軸向沖擊”的一種復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)方法。其在大幅度提高鉆進(jìn)效率、減少巖芯堵塞、延長(zhǎng)回次進(jìn)尺、減少鉆孔彎曲、提高巖芯采取率及降低施工成本方面作用顯著。該技術(shù)1867年始于歐洲，百余年來(lái)世界各國(guó)不斷研究形成了眾多形式的鉆具，但均因操作維護(hù)復(fù)雜、壽命低、可靠性差、適應(yīng)孔深小、易造成燒鉆事故等一系列問(wèn)題，未能大面積推廣應(yīng)用。至本世紀(jì)初，因在泥漿適應(yīng)方面沒(méi)有取得技術(shù)上的突破，國(guó)外已經(jīng)停止相關(guān)研究。上世紀(jì)90年代，我國(guó)也曾研制出30多種型式及規(guī)格的液動(dòng)潛孔錘，同樣沒(méi)有一種產(chǎn)品能夠大規(guī)模的應(yīng)用。 　　自1999年以來(lái)，勘探技術(shù)研究所在多項(xiàng)科研項(xiàng)目（地調(diào)項(xiàng)目：YZX127液動(dòng)潛孔錘的研究；部百人計(jì)劃項(xiàng)目：科學(xué)鉆探液動(dòng)潛孔錘研究；科技部科研院所專(zhuān)項(xiàng)：系列高效液動(dòng)潛孔錘研究與開(kāi)發(fā)；地調(diào)項(xiàng)目：600米巖心鉆探設(shè)備器具研制及鉆進(jìn)工藝方法研究）的持續(xù)支持下，通過(guò)十余年的不懈努力，創(chuàng)新了液動(dòng)潛孔錘研究理論及工作原理，攻克了零件設(shè)計(jì)、選材及加工等的多項(xiàng)工程技術(shù)難題，配套開(kāi)展了全面沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、繩索取芯鉆進(jìn)、液動(dòng)潛孔錘跟管鉆進(jìn)及多功能復(fù)合鉆具等配套工藝等的研究，完成了全套新型YZX系列液動(dòng)潛孔錘及其配套工藝技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)，并在地質(zhì)鉆探市場(chǎng)大面積推廣應(yīng)用。 　　經(jīng)近3年180余萬(wàn)米的工作實(shí)踐證明，該系列鉆具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、配套容易、維護(hù)方便、穩(wěn)定性高、工藝適應(yīng)性好、工作壽命長(zhǎng)（鉆具的檢修間隔可達(dá)40-120小時(shí)以上）。與常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)相比，采用該技術(shù)可提高鉆進(jìn)時(shí)效30%-360%，回次進(jìn)尺可提高18%-200%，取芯率可提高10%，鉆頭壽命可提高30%-80%，生產(chǎn)成本降低15%以上，并可明顯改善鉆孔彎曲狀況。從而在國(guó)內(nèi)外率先實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)的實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化，并不斷在實(shí)踐中刷新液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用孔深和累計(jì)使用進(jìn)尺等世界紀(jì)錄，使我國(guó)在該領(lǐng)域的研究應(yīng)用水平站在了世界之巔。 　　該成果研究期間共獲得“可輸出高沖擊功的液動(dòng)潛孔錘”和“雙噴嘴復(fù)合閥式液動(dòng)潛孔錘”兩項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。其中“雙噴嘴復(fù)合閥式液動(dòng)潛孔錘”于2011年榮獲第十三屆中國(guó)專(zhuān)利優(yōu)秀獎(jiǎng),成為國(guó)土資源領(lǐng)域唯一一項(xiàng)獲此殊榮的專(zhuān)利技術(shù)成果。 　　自2008年起，YZX系列高效液動(dòng)潛孔錘及其配套產(chǎn)品已經(jīng)逐步廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)地質(zhì)鉆探、水文水井鉆探、基礎(chǔ)施工以及國(guó)家重點(diǎn)科學(xué)鉆探工程等領(lǐng)域，遍布除香港、澳門(mén)外全國(guó)各省市，覆蓋地質(zhì)、煤炭、建筑、核工業(yè)、石油、冶金、有色等各部門(mén)。2009-2011年累計(jì)銷(xiāo)售超過(guò)800臺(tái)套，銷(xiāo)售收入1605萬(wàn)元，利潤(rùn)達(dá)550萬(wàn)元。累計(jì)進(jìn)尺超過(guò)180萬(wàn)米，使用單位獲得的直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)1.44億元以上。部分產(chǎn)品通過(guò)我國(guó)施工隊(duì)伍帶往國(guó)外使用，并納入省級(jí)地勘局政府采購(gòu)中，成為我國(guó)近年來(lái)鉆探技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的技術(shù)熱點(diǎn)，2008及2011年兩次入選探礦工程年度十大新聞，2011年被科技部等四部委授予國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品稱(chēng)號(hào)。 2100433B

第一章　氣動(dòng)潛孔錘概述

第一節(jié)　氣動(dòng)潛孔錘發(fā)展概況

第二節(jié)　氣動(dòng)潛孔錘的分類(lèi)和鉆進(jìn)特點(diǎn)

第三節(jié)　氣動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)適用地層和應(yīng)用領(lǐng)域

第四節(jié)　氣動(dòng)潛孔錘發(fā)展趨勢(shì)

第二章　氣動(dòng)潛孔錘數(shù)學(xué)力學(xué)模型

第一節(jié)　氣動(dòng)潛孔錘工作原理

第二節(jié)　物理模型及模型假設(shè)

第三節(jié)　氣體狀態(tài)方程與能量方程

第四節(jié)　焓、比焓及比熱容

第五節(jié)　穩(wěn)定流基本方程

第六節(jié)　管內(nèi)氣流參數(shù)變化與管道截面變化的關(guān)系

第七節(jié)　氣體流速及流量的計(jì)算

第八節(jié)　氣體能量平衡微分方程

第九節(jié)　耗氣量與有效熱效率方程2100433B

“勘探技術(shù)與地質(zhì)鉆探學(xué)”的研究領(lǐng)域主要包括勘探技術(shù)和地質(zhì)鉆探學(xué)兩個(gè)方面?？碧郊夹g(shù)涵蓋鉆探技術(shù)、坑探技術(shù)、勘探機(jī)械和安全技術(shù)。地質(zhì)鉆探學(xué)涵蓋鉆探基礎(chǔ)理論、鉆探方法、鉆井液、巖礦心采取、鉆孔彎曲及定向鉆進(jìn)等 。

“勘探技術(shù)與地質(zhì)鉆探”是能夠直接獲取地下實(shí)物地質(zhì)資料的唯一技術(shù)方法。該技術(shù)方法是地球科學(xué)研究、地質(zhì)資源調(diào)查、礦產(chǎn)勘探、工程地質(zhì)勘察、驗(yàn)證地質(zhì)理論以及地球物理勘探異常等所必需的，也是各類(lèi)巖土工程、基礎(chǔ)工程、鉆孔采礦、地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和地質(zhì)災(zāi)害防治等所必需的。

“勘探技術(shù)與地質(zhì)鉆探學(xué)”是地球科學(xué)不可缺少的重要組成部分，在地質(zhì)類(lèi)學(xué)科中具有唯一性和不可替代性。在過(guò)去的專(zhuān)業(yè)分類(lèi)中，勘探技術(shù)與應(yīng)用地球物理、應(yīng)用地球化學(xué)和遙感技術(shù)同屬于“地質(zhì)勘查技術(shù)”范疇。在學(xué)科分類(lèi)中，它與工程地質(zhì)同屬于“地質(zhì)工程學(xué)科”范疇。地球物理學(xué)、地球化學(xué)、遙感地質(zhì)學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)均早已列入國(guó)家自然科學(xué)基金委地球科學(xué)部資助的研究領(lǐng)域。由于歷史原因，“勘探技術(shù)與地質(zhì)鉆探學(xué)”一直未能列入國(guó)家自然基金委資助范疇，嚴(yán)重制約了該領(lǐng)域基礎(chǔ)研究工作的深入開(kāi)展，也影響了地質(zhì)工程學(xué)科的均衡發(fā)展 。

本書(shū)在詳細(xì)闡述氣動(dòng)潛孔錘的工作原理和鉆進(jìn)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了數(shù)學(xué)模型，開(kāi)發(fā)了氣動(dòng)潛孔錘仿真電算軟件，并介紹了該軟件的使用方法和功能、設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品以及產(chǎn)品的用途。

本書(shū)可供石油工程、地質(zhì)勘探、城市建設(shè)等各類(lèi)從事鉆井的工程技術(shù)人員和科研人員參考使用。