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基于自然图像的钻探岩心识别

煤田地质与勘探 2023年第9期51卷 64-71页

作者：高辉吴振坤柯雨谭松成何思琪段隆臣中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)地球深部钻探与深地资源开发国际联合研究中心湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)自动化学院湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)未来技术学院湖北武汉430074

传统的现场岩心识别与编录主要依赖技术人员的经验,不确定性因素较多,使用手机或相机拍摄自然图像是采集岩心信息最为便捷的方式。通过搜集大量的岩心样本,采用薄片鉴定的方式确定岩心的类型和名称,然后在不同的光照、尺度条件下拍摄岩... 详细信息

传统的现场岩心识别与编录主要依赖技术人员的经验,不确定性因素较多,使用手机或相机拍摄自然图像是采集岩心信息最为便捷的方式。通过搜集大量的岩心样本,采用薄片鉴定的方式确定岩心的类型和名称,然后在不同的光照、尺度条件下拍摄岩心图像,形成图像和名称标记相对应的卷积神经网络的训练数据集。为解决数据增强和不同训练批次在不同测试数据集上产生的识别准确率的差异性问题,提出基于多训练模型的岩心联合识别方法,同时采用多个模型对图像进行识别,综合确定识别结果。选择8个数据集对模型进行测试,使用4个模型联合识别的准确率比单模型无数据增强时最大提升20.34%,平均提升9.13%;比单模型有数据增强时最大提升4.41%,平均提升2.75%,对每个测试集的识别准确率均有明显提升,总的识别准确率达91.56%,有效避免了使用单模型识别时对部分数据集识别效果好,而对部分数据集识别效果差的问题。为了在现场快捷使用岩心识别模型,采用TensorFlow Lite框架研发了岩心识别手机APP,通过手机拍摄图像,并进行识别。在河北省保定市博野县地热勘探中的测试结果表明,该APP的现场识别准确率可达85%,较实验室测试时有所降低,说明野外的拍摄环境与岩心状态比实验室测试时更加复杂,不过,其依然可以作为一个辅助工具为现场工作人员提供重要的参考。研究表明,通过选用更复杂的卷积神经网络、不断扩大岩心图像数据集、采用更有效的数据增强方法和策略、建立某个区域的专有岩心识别模型等手段,可以进一步提升岩心图像的识别准确率,为智能钻探的决策提供更有效的信息。

关键词：自然图像岩心识别深度学习卷积神经网络智能钻探

MoS2对热压Fe基金刚石钻头胎体性能的影响研究

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煤田地质与勘探 2023年第4期51卷 170-178页

作者：章文姣谭松成潘秉锁金鑫孔祥清龙尚琳辽宁工业大学土木建筑工程学院辽宁锦州121001 中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

金刚石钻头是勘探工作中的常见破岩工具,但金刚石热稳定性较差,在钻进过程中会不断产生热量,干旱缺水条件下钻头自冷却对钻进效率的提高具有非常重要的意义。为降低干钻条件下钻头胎体与岩石界面间的摩擦因数从而减少钻进过程中金刚石... 详细信息

金刚石钻头是勘探工作中的常见破岩工具,但金刚石热稳定性较差,在钻进过程中会不断产生热量,干旱缺水条件下钻头自冷却对钻进效率的提高具有非常重要的意义。为降低干钻条件下钻头胎体与岩石界面间的摩擦因数从而减少钻进过程中金刚石的热损伤,在热压Fe基金刚石钻头胎体中添加二硫化钼(MoS2),研究MoS2含量对Fe基钻头胎体相对密度、洛氏硬度、抗弯强度以及与白刚玉砂轮干磨时的磨损量和摩擦因数的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等测试仪器分析了抗弯强度和摩擦磨损试验后的试样断口和表面的形貌及物相成分。试验结果表明,在试验范围内,Fe基胎体相对密度与MoS2含量关系不大,但是与未添加MoS2的Fe基胎体相比,其相对密度提高了约2.5%,达98%以上。Fe基胎体洛氏硬度随着MoS2含量的增加先增大后减小,在MoS2体积分数为8%时胎体硬度最大,洛氏硬度HRB值达101.3。Fe基胎体抗弯强度随着MoS2含量的增加先增大后减小,在MoS2体积分数为2%时胎体抗弯强度最大,达1140 MPa。Fe基胎体磨损量随着MoS2含量的增加先减小后增大,在MoS2体积分数为4%时磨损量最小,为0.376 g。Fe基胎体与岩石界面间的摩擦因数则随着MoS2含量的增加而逐渐下降,在MoS2体积分数为10%时摩擦因数最小,为0.325。抗弯强度断裂试样断口形貌和物相分析表明,MoS2的加入降低了Fe基胎体显微组织的连续性。摩擦磨损试验后试样形貌分析表明,MoS2的加入降低了摩擦磨损过程中的粘着磨损和塑性变形。研究成果为减少干钻条件下金刚石磨损和热损伤,提高胎体耐磨性,延长钻头寿命奠定了理论基础。

关键词： MoS2 金刚石钻头热压Fe基胎体机械性能摩擦学性能

氧化铝空心球在钻进坚硬致密岩石钻头中的作用

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金刚石与磨料磨具工程 2018年第6期38卷 44-47页

作者：叶宏煜杨展谭松成谢涛张建伟武汉万邦激光金刚石工具股份有限公司武汉430056 中国地质大学(武汉)机械与电子信息工程学院武汉430074

基于岩石破碎原理分析研究用于钻进坚硬致密岩石的钻头及其性能,设计预合金粉胎体性能以及热压工艺参数。在此基础上,提出使用氧化铝空心球弱化钻头胎体,并对添加粒度尺寸0.3mm、0.6mm、0.9mm和体积分数12%、15%和18%的氧化铝空心球制... 详细信息

基于岩石破碎原理分析研究用于钻进坚硬致密岩石的钻头及其性能,设计预合金粉胎体性能以及热压工艺参数。在此基础上,提出使用氧化铝空心球弱化钻头胎体,并对添加粒度尺寸0.3mm、0.6mm、0.9mm和体积分数12%、15%和18%的氧化铝空心球制备的胎体进行耐磨性能试验。结果表明:胎体耐磨性分别降低了9%～31%;当氧化铝空心球粒度尺寸为0.3mm,体积分数为18%时,胎体的耐磨性降幅达到最大的31.25%。

关键词：氧化铝空心球耐磨性弱化预合金粉

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用于钻进钢筋混凝土构件的金刚石钻头的研制

金刚石与磨料磨具工程 2017年第4期37卷 22-26页

作者：叶宏煜杨展谭松成谢涛邹盛树武汉万邦激光金刚石工具股份有限公司武汉430056 中国地质大学(武汉) 武汉430074

钢筋混凝土结构因内部有钢筋,且自身强度等级较高,在钻孔过程中施工难度大,钻进效率低,经常出现钻头断齿现象。针对这些现象,从调整钻头胎体性能、改进钻头结构和增加磨料种类3个方面进行试验。为提高金刚石钻头钻进效率,采用中软性能... 详细信息

钢筋混凝土结构因内部有钢筋,且自身强度等级较高,在钻孔过程中施工难度大,钻进效率低,经常出现钻头断齿现象。针对这些现象,从调整钻头胎体性能、改进钻头结构和增加磨料种类3个方面进行试验。为提高金刚石钻头钻进效率,采用中软性能的钻头胎体,并添加立方氮化硼(CBN)磨料,提高钻头工作唇面上磨料的切削性能;为使钻头钻进平稳,采用斜水口和奇数齿结构钻头,防止钻齿在孔底与钢筋产生全断面接触,避免钻齿瞬时冲击载荷过大而发生断齿。试验结果表明:使用75mm钻头,钻进压力6.5MPa、钻头线速度2.1m/s、冷却液流量25L/min时,钻头的平均钻进时效可达到1.12m/h,钻头寿命28m,无断齿现象;表明本试验的钻头设计工艺正确,结构合理,可满足施工现场的生产需求。

关键词：金刚石钻头钢筋混凝土不对称齿斜水口断齿

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重力环境对月壤三轴模拟试验结果的影响分析

重力环境对月壤三轴模拟试验结果的影响分析

CSB-2预合金粉质量分数和烧结温度对热压富铁基胎体力学性能的影响

2012颗粒材料计算力学会议

作者：谭松成段隆臣高辉岩土钻掘与防护教育部工程研究中心中国地质大学工程学院

利用离散元法中的二维颗粒流方法(PFC2D),应用线性接触刚度模型对模拟月壤颗粒进行细观数值模拟,探讨了不同围压条件下,重力测试环境对模拟月壤试样宏观变形和强度特征参数的影响规律和程度。研究结果表明,在不同围压和重力测试环境下,... 详细信息

利用离散元法中的二维颗粒流方法(PFC2D),应用线性接触刚度模型对模拟月壤颗粒进行细观数值模拟,探讨了不同围压条件下,重力测试环境对模拟月壤试样宏观变形和强度特征参数的影响规律和程度。研究结果表明,在不同围压和重力测试环境下,重力因素对试样最大体变压缩变形值的影响最为显著,其最大试验偏差为18.85%;对试样轴向应力峰值强度的影响次之,最大试验偏差为2.56%;对试样最大体变剪胀变形值的影响最小,其偏差值均小于2%,可忽略不计。重力测试环境对无粘(或低粘)性松散模拟月壤试样的宏观力学特征影响显著,无重力环境下的内聚力测试结果显著高于重力环境,而内摩擦角则稍小于重力环境下的测试结果。

关键词：重力环境二维颗粒流月壤三轴试验数值模拟

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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金刚石与磨料磨具工程 2018年第4期38卷 45-49页

作者：艾昆李静仪段隆臣贾永江谭松成方小红中石化华北石油工程有限公司井下作业分公司郑州450000 中国地质大学工程学院武汉430074 桂林金刚石工业有限公司广西桂林541199

热压富铁基金刚石钻头具有成本低、钻速高的优点,已在钻探中广泛应用。对比相同的热压富铁基胎体配方,通过测试试样的致密度、显微硬度、抗弯强度和抗冲击韧性,研究CSB-2预合金粉质量分数和烧结温度对金刚石钻头胎体力学性能的影响。试... 详细信息

热压富铁基金刚石钻头具有成本低、钻速高的优点,已在钻探中广泛应用。对比相同的热压富铁基胎体配方,通过测试试样的致密度、显微硬度、抗弯强度和抗冲击韧性,研究CSB-2预合金粉质量分数和烧结温度对金刚石钻头胎体力学性能的影响。试验结果表明:添加CSB-2预合金粉的胎体性能均比单质混粉胎体性能好。随CSB-2质量分数的增加,胎体的致密度、显微硬度、抗弯强度和抗冲击韧性分别最大提高了7.68%、27.99%、94.43%和312.82%;同时,胎体粉末预合金化有利于降低胎体的热压烧结温度;为获得良好的应用效果,CSB-2质量分数应大于30%,且最佳烧结温度为940~980℃。

关键词：预合金粉烧结温度金刚石钻头富铁基胎体

配方预合金化对提高热压富铁基含金刚石钻头胎体性能的影响机理

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地质科技情报 2018年第5期37卷 260-268页

作者：余桂红焦星东李静仪陈辉谭松成方小红河南省地质矿产勘查开发局第三地质勘查院郑州450000 桂林金刚石工业有限公司广西桂林541199 中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074

胎体配方预合金化近年来已成为有关孕镶金刚石钻头研究的一个新热点。根据相同的热压富铁基含金刚石钻头胎体配方,通过改变CSB-2预合金的加量和烧结温度,制作试样进行摩擦磨损测试,并对抗弯强度测试后的试样进行SEM分析和EDS能谱测试。... 详细信息

胎体配方预合金化近年来已成为有关孕镶金刚石钻头研究的一个新热点。根据相同的热压富铁基含金刚石钻头胎体配方,通过改变CSB-2预合金的加量和烧结温度,制作试样进行摩擦磨损测试,并对抗弯强度测试后的试样进行SEM分析和EDS能谱测试。摩擦磨损试验结果表明,4种烧结温度条件下,胎体磨损量均随着CSB-2加量的增大而减小,且相同CSB-2加量条件下,胎体磨损量随烧结温度的升高先增大后减小。SEM分析表明,添加CSB-2预合金可使胎体组织细化,孔隙数减少;高温烧结(980℃以上)时,铁基胎体对金刚石具有热腐蚀作用,随着胎体配方中CSB-2预合金含量的增加,金刚石的热腐蚀程度逐渐减缓。EDS能谱测试表明,胎体配方的预合金化可增大胎体金属对金刚石的润湿性,提高胎体对金刚石的包镶强度。

关键词：预合金烧结温度摩擦磨损形貌分析能谱测试

磁处理参数对热压铁基金刚石钻头胎体力学性能影响

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地质科技情报 2018年第5期37卷 269-274页

作者：刘伟潘飞飞杨晖余桂红陈宗涛谭松成河南省地质矿产勘查开发局第三地质勘查院郑州450000 上海市政工程设计研究总院上海200092 中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 湖北工程学院机械工程学院湖北孝感432000

钴基胎体金刚石钻头具有性能好、价格高的特点,以Fe代Co作为胎体材料是提高金刚石钻头性价比的主要方法之一。但是Fe替代Co后存在金刚石热损伤严重、被包镶强度不足、胎体抗冲击和耐磨性差等问题,因此改善热压铁基金刚石钻头胎体力学性... 详细信息

钴基胎体金刚石钻头具有性能好、价格高的特点,以Fe代Co作为胎体材料是提高金刚石钻头性价比的主要方法之一。但是Fe替代Co后存在金刚石热损伤严重、被包镶强度不足、胎体抗冲击和耐磨性差等问题,因此改善热压铁基金刚石钻头胎体力学性能对降低钻探成本、提高钻探效率具有重要研究意义。利用自行设计的磁处理设备对铁基热压金刚石钻头胎体进行磁化处理,通过正交试验等方法研究了磁感应强度、磁场频率和磁处理时间对胎体硬度、抗弯强度和耐磨性的影响及其规律。试验结果表明:试验胎体硬度最优磁处理参数为0.8 T/8 Hz/3 min,磁处理后胎体抗弯强度最高提升了13.8%,耐磨性增加,特别是含金刚石的胎体磁处理后其磨损量可降低38.1%。

关键词：铁基钻头胎体磁处理参数力学性能

金刚石工具在钢筋混凝土结构修复改造中的应用与研究现状

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探矿工程（岩土钻掘工程） 2016年第6期43卷 34-38页

作者：段隆臣谭松成中国地质大学〈武汉〉工程学院湖北武汉430074 岩土钻掘与防护教育部工程研究中心湖北武汉430074

我国正处于钢筋混凝土结构应用与发展的大规模新建与修复改造并重阶段。为对钢混结构进行局部或整体的拆除与修复改造,传统机械破碎与爆破拆除方式存在施工效率低、安全隐患大和环境污染严重等问题,而利用金刚石工具对其进行静力切割拆... 详细信息

我国正处于钢筋混凝土结构应用与发展的大规模新建与修复改造并重阶段。为对钢混结构进行局部或整体的拆除与修复改造,传统机械破碎与爆破拆除方式存在施工效率低、安全隐患大和环境污染严重等问题,而利用金刚石工具对其进行静力切割拆除的施工方法在近年来得到迅速发展。目前,在钢混结构拆除与修复改造施工中应用最多的金刚石工具为金刚石薄壁钻头、金刚石锯片和金刚石绳锯。本文对上述3类金刚石工具在钢混结构修复改造施工中的应用现状、钻进与锯切机理、制造技术和施工工艺等研究现状进行了总结与分析,在此基础上指出了其可能的研究趋势与发展方向。研究成果可为金刚石工具在工民建和部分特殊领域的广泛应用提供技术参考。

关键词：钢筋混凝土修复改造金刚石薄壁钻头金刚石锯片金刚石绳锯