GQ89潛孔錘反循環(huán)鉆頭結構優(yōu)化

簡要介紹了流體力學計算軟件,詳細闡述了運用該軟件分析取心鉆頭內外流場的原理和步驟,通過仿真分析gq-89貫通式風動潛孔錘反循環(huán)取心鉆頭周圍的流場,優(yōu)化設計了鉆頭的反循環(huán)結構參數(shù),取得滿意效果。

為實現(xiàn)在復雜地層用同步跟管鉆進工藝鉆鑿直徑較大的樁孔和水井,設計了一種氣動潛孔錘反循環(huán)跟管鉆進鉆頭。介紹了該鉆頭的結構組成、工作原理和設計特點。與常規(guī)設計相比,該新型鉆頭流道設計可以增強排渣效果,保持孔底干凈,減少重復破碎,提高鉆進效率;邊齒數(shù)量較多,耐磨損能力強,有利于提高使用壽命。

針對欒川鉬礦復雜地層勘探中所遇到的反循環(huán)形成難和形成不徹底的狀況,提出了貫通式反循環(huán)取樣鉆頭的改進方案,并且進行了現(xiàn)場試驗。試驗表明,改進后的鉆頭具有反循環(huán)效率高,鉆進速度快,巖礦心采取率達99%以上的特點。

介紹了空氣潛孔錘反循環(huán)鉆進技術,針對反循環(huán)鉆具中的鉆頭做了系統(tǒng)研究?？諝鉂摽族N反循環(huán)鉆進技術是集欠平衡鉆進、沖擊回轉鉆進、潛孔錘反循環(huán)鉆進三種鉆進技術于一身的先進的鉆進工藝,在礦產開采方面已經成功應用。首次將引射原理應用到鉆頭結構設計上,根據引射角度不同設計出兩種不同類型的反循環(huán)鉆頭,并運用fluent流體工程仿真軟件對設計的鉆頭分別進行數(shù)值模擬,以獲得最優(yōu)反循環(huán)鉆頭結構。對加工出的引射裝置進行試驗研究,試驗數(shù)據與仿真結果比較,二者基本吻合,驗證了仿真技術的可靠性。最后確定了適合空氣潛孔錘反循環(huán)鉆井使用的最佳反循環(huán)鉆頭結構,為其進一步應用開拓了廣泛的空間。

介紹了潛孔錘反循環(huán)鉆頭改進設計的思想,運用cfd技術對鉆頭體內部流場進行了數(shù)值模擬與仿真分析。結果表明:卷吸作用與鉆頭體底部的噴射孔形成的反循環(huán)氣流共同作用,加強了反循環(huán)形成效果;且鉆頭體內部上返風速>15.24m/s,使巖芯得以順利地排至地表。設計加工了帶有不同傾角引射孔的鉆頭體模型,經實驗室驗證表明,當引射孔傾角為30°時形成的壓力最大。將加工出的鉆頭用于欒川鉬礦生產,鉆遇采空區(qū)時或穿過采空區(qū)后,反循環(huán)都正常形成,應用該技術共完成勘探孔66個,累計進尺>2500m,鉆進時效4.08m。

活塞是貫通式潛孔錘內部的一個重要運動部件,也是產生沖擊力、實現(xiàn)沖擊碎巖的關鍵零部件,其受力情況復雜。先對試驗生產中破壞的活塞進行有限元分析,找到破壞原因,再通過應力、應變分析優(yōu)化設計出新活塞。

簡要介紹了流體力學計算軟件fluent,詳細闡述了運用fluent軟件分析取心鉆頭內外流場的原理和步驟,通過仿真分析gq-89沖擊器取心鉆頭周圍的流場,優(yōu)化設計了鉆頭的反循環(huán)結構參數(shù),取得滿意效果。

針對貫通式潛孔錘在復雜地層鉆進中遇到的問題,對反循環(huán)鉆頭進行了改進:在鉆頭上部增加噴射孔,使氣流只有一少部分進入孔底,大部分經噴射孔直接進入內管,排至地面。生產試驗證明,改進后的反循環(huán)鉆頭更有利于形成反循環(huán),使用效果良好。

反循環(huán)鉆頭的選用、正循環(huán)鉆孔.

中國大口徑潛孔錘-沖擊器、鉆頭

目前,由于各勘探隊伍實力的壯大,為了提高鉆進效率,高風壓大排量空壓機普遍被采用,現(xiàn)有反循環(huán)鉆頭無法滿足要求,造成反循環(huán)不徹底,阻礙了高風壓大排量空壓機應用,為此,通過改進鉆頭噴嘴流道形狀,將拉瓦爾噴管引入鉆頭設計中,使噴嘴出口處形成超音速流動,以增強卷吸效果,使反循環(huán)更加徹底。

潛孔錘鉆頭沖擊鉆進的過程是一個高度非線性、大變形、破壞的過程。對這一復雜過程,目前主要是利用實驗方法來進行研究,致使鉆頭設備的開發(fā)與研制一直處于傳統(tǒng)的經驗或實驗模式下進行,設計與制造周期長、成本高,產品嚴重老化、缺乏市場競爭力。應用非線性顯式三維有限元求解程序ls-dyna3d,采用與巖石性質較接近的混凝土模型,對鉆頭硬質合金球齒沖擊混凝土板的過程進行仿真計算,討論不同球齒沖擊速度下混凝土的變形及破碎機理,分析球齒的沖擊力、侵入混凝土的速度、位移及沖擊力-鑿入深度曲線等,為研究鉆頭與脆性材料的作用過程及鉆頭的優(yōu)化設計提供一種有效的分析方法。

貫通式潛孔錘反循環(huán)連續(xù)取心(樣)鉆進技術作為一項高新技術,在實際施工中經常遇到復雜地層(如堅硬破碎地層、卵礫石地層和溶洞地層),尤其在我國西部,鉆進過程中經常發(fā)生一些問題,嚴重影響了正常鉆進和該技術的推廣與應用。為了推進該項技術的完善和發(fā)展,對該技術進行了進一步試驗研究,在鉆頭結構及鉆進工藝方面作了改進和完善。

1）鉆孔灌注樁基礎 （1）概述 橋基礎采用鋼筋砼鉆孔灌注樁基礎，數(shù)量：454根，平均樁長：65.41m/根， 最深為69m，最短為40m，樁徑為1.5m和1.8m兩種；混凝土為25號砼。 （2）施工工藝流程框圖 鉆孔樁施工工藝框圖 樁位放樣 埋設護筒 鉆機就位 鉆進 清孔 鋼筋籠定位 設立導管 灌注水下砼 截樁頭拔出護筒 制作護筒 鉆機鉆頭準備 檢查修補鉆頭 鉆孔檢查 鋼筋骨架制作 鋼筋骨架吊裝 設置隔水栓 測量砼面高度 向孔中注清水或 泥漿 泥漿處理機 供水 泥漿備料檢測調整 泥漿指標 試拼裝檢驗導管 砼輸送砼檢驗 否 是 平整場地 養(yǎng)生 結束 檢測管安裝 （3）施工方法 如業(yè)主及監(jiān)理工程師有試樁要求，我公司將在鉆孔灌注樁施工之前先進行試樁，以驗 算樁基承載力，試樁的方法、樁基承載力檢驗必須在監(jiān)理工程師的指導下進行，具體試樁方 法見“11.3.6樁基檢測及試

為了對階梯式鉆頭的結構進行優(yōu)化設計,提高沖擊擠密鉆進效率,采用drucker-prager屈服準則為判據,將土體視為dp材料,沖擊鉆具視為剛體,利用有限元軟件ansys建立了沖擊擠密鉆進有限元模型,基于apdl參數(shù)化語言對階梯鉆頭的臺階數(shù)目及鉆頭結構尺寸進行了優(yōu)化設計和試驗研究。結果表明,對于直徑為60mm,鉆頭體長為150mm的階梯鉆頭而言,臺階數(shù)目為9時,鉆頭鉆進速度最快。在此基礎上對九階梯鉆頭的結構進行了優(yōu)化設計,與普通結構階梯鉆頭相比,優(yōu)化鉆頭鉆進速度提高了22%。與傳統(tǒng)方法相比,利用ansys優(yōu)化設計模塊對鉆頭進行優(yōu)化設計簡單、可靠,為鉆頭結構的最優(yōu)化設計提供了一種新思路和新手段。

鉆孔與鉆頭

正循環(huán)鉆孔與反循環(huán)鉆孔區(qū)別及適用范圍 正循環(huán)鉆孔是把造漿池制作好的泥漿通過泵壓注入孔內，進行置換，排除孔內的浮渣， 并且根據地質情況（如軟土層）和鉆孔深度不斷調整泥漿比重，以確保孔壓，防止坍孔，“二 清”時同時滿足規(guī)范要求的1：1.15的泥漿比重和孔底沉渣厚度。所區(qū)別的是反循環(huán)鉆孔一 般采用“氣舉法”清孔，達到同時滿足規(guī)范要求的1：1.15的泥漿比重和孔底沉渣厚度。反循 環(huán)清孔操作不當容易造成坍孔，在軟土地區(qū)謹慎使用。 正循環(huán)是用水泵壓送沖洗液由鉆桿柱中心進入孔底并經鉆頭水口返出，經鉆桿與孔壁環(huán) 狀間隙上返至孔口，通過地面循環(huán)槽流入泥漿池，不需要孔口密封器等附加裝置，適用于各 種鉆進方法。 噴射式反循環(huán)，沖洗液由鉆桿柱中心下去，從噴反接頭處流出，在管內形成負壓抽吸力， 從而形成孔底局部反循環(huán)。 泵吸反循環(huán)是通過砂石泵的抽吸作用，在鉆桿內腔形成負壓，在

介紹了大直徑潛孔錘鉆機的技術參數(shù)、結構、工作原理、技術特點、dth工法的優(yōu)點以及鉆機的應用情況,解決了大直徑深孔"高效入巖"的技術難題,提供了一種應對復雜地層的施工工法,為大直徑潛孔錘鉆機的設計、使用、推廣提供了參考。

潛孔釬具/潛孔鉆頭系列 潛孔釬具，產品分為高風壓、低風壓兩大系列潛孔釬具。采用優(yōu)質的原材料、通過先進的生產工藝，生產 出高質量的系列潛孔釬具。我公司生產的各型號的高風壓沖擊器、潛孔鉆頭可以和sandvikatlascopco和 ingersoll-rand等世界著名公司生產的產品配套，產品廣泛用于土石方工程、礦山開采、水井鉆探、建筑 工程等。公司的系列潛孔釬具產品批量出口到澳大利亞、加拿大、美國、法國等20多個國家和地區(qū)，并享 有盛譽。 潛孔釬頭 downtheholebits 產品名稱 nameofproduct 釬頭 直徑 diam (mm) 合金 tipsize(mm)花鍵 spline 重量 weight (kg) 瑞龍型號 rlp/n 配套沖擊器 邊齒 gauge 正面齒 front 柱齒釬頭 downtheh

鉆頭及內孔刀()

鉆頭cnc鉆孔進給 [45#],刀徑,轉速,切深,垂直進給,切 厚,水平進給,有效長 2240021200010 2.123002120000 2.222002120000 2.321002120000 2.420002120000 2.519002120000 2.618002120000 2.718002120000 2.817002120000 2.916502120000 316003130000 3.115503130000 3.215003130000 3.314503130000 3.414003130000 3.513503130000 3.613203

鉆孔與鉆頭 (2)