弹性蓄能激发式旋冲钻井工具特性分析
本文关键词: 旋转冲击 钻井工具 螺杆 冲击载荷 计算模型 性能测试 出处:《石油钻探技术》2016年03期 论文类型:期刊论文
【摘要】:为了解决常见旋冲钻井工具冲击力小、冲击频率不稳定的问题,设计研制了弹性蓄能激发式旋冲钻井工具,将弹性蓄能元件与凸轮机构结合,利用螺杆马达带动齿形冲击振套碰撞产生冲击载荷。基于冲击动力学理论建立了该工具冲击参数计算模型,利用钻井泵和高速力值采集系统开展了工具样机冲击特性测试研究。试验结果表明,该工具冲击载荷曲线形态接近于简谐曲线,冲击载荷峰值为18~43kN,冲击载荷随弹性元件压缩量增大而增大;冲击频率为25.7~37.2Hz,可以由钻井泵流量调节。根据力学分析和试验结果,该工具冲击频率为螺杆马达转速与冲锤齿数的乘积,且与钻井液排量成正比;冲击载荷与弹性元件压缩量呈幂函数增加关系,与齿面变形系数呈幂函数增加关系;冲击作用时间与冲锤质量呈幂函数增加关系,与齿面变形系数呈幂函数减小关系。弹性蓄能激发式旋冲钻井工具的研制和特性分析,为旋冲钻井技术的发展提供了一种新的设计方法和技术思路。
[Abstract]:In order to solve the problems of low impact force and unstable impact frequency of common rotary drilling tools, an elastic energy storage exciting rotary drilling tool is designed and developed, which combines the elastic energy storage element with the cam mechanism. Based on the impact dynamics theory, the impact parameter calculation model of the tool is established. The impact characteristics of the tool prototype are tested by drilling pump and high speed force acquisition system. The experimental results show that the shape of the tool impact load curve is close to the simple harmonic curve. The peak value of impact load is 18 ~ 43kN, and the impact load increases with the increase of elastic element compression. The impact frequency is 25.7Hz37.2 Hz, which can be adjusted by the flow rate of the drilling pump. According to the mechanical analysis and test results, the impact frequency of the tool is the product of the screw motor speed and the number of hammer teeth. And directly proportional to drilling fluid discharge; The relation between the impact load and the compression of elastic element is power function and the coefficient of tooth surface deformation is power function. The relationship between the impact time and the mass of the hammer is power function, and the power function decreases with the deformation coefficient of the tooth surface. The development and characteristic analysis of the elastic energy storage excited rotary drilling tool are presented. It provides a new design method and technical train of thought for the development of rotary drilling technology.
【作者单位】: 中国石油大学(华东)石油工程学院;
【基金】:国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”课题“西部山前复杂地层安全快速钻井技术”(编号:2011ZX05021-001)部分研究内容
【分类号】:TE92
【正文快照】: 旋转冲击钻井技术(简称旋冲钻井)提高了钻头牙齿的吃入深度,形成大体积的岩屑剪切和破碎,是现有条件下提高深井、超深井钻速的有效途径之一[1-2]。研究表明,旋冲钻井工具的冲击载荷、冲击频率等参数是影响钻头破岩效率的关键[3]。根据地层岩石软硬程度,钻井时通常选择冲击器的
【参考文献】
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【共引文献】
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本文编号:1446900
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