自循环水平往返冲击工作原理的研究

发布时间：2021-02-02 04:46

　　随着原油开采的深度增加,井深和钻速成为直接影响开采效率的决定性因素,水平扭力冲击器这一钻井液驱动的钻井辅助装置起到决定性作用。针对国内对辅助钻井工具工作机理的研究主要集中于传统垂直冲击器的这一现状,提出一种自循环水平往返冲击的工作原理,建立了启动与往返运动的动力学模型,分析了水平往返冲击过程中压力变化引起位移速、速度及加速度化而呈现出的非线性动力学特征。并通过模拟仿真与室内冲击器试验进行了对比拟合,实验结果与仿真结果吻合较好,为水平扭力冲击器的设计制造提供理论依据。 

【文章来源】：机械设计与制造. 2020,(05)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

液动锤实验和仿真结果对比

自循环水平往返水平冲击的动力来自钻井液，其结构简图如图1所示射流孔与射流发生器（简图中没有显示）链接。模型运动可以作以下划分；假设模型初始状态，如图1所示。则工作介质经高压孔进入启动仓8右侧空腔，推动启动仓8向右运动，直至撞击液动锤7此时状态，如图1(b）所示，该阶段称为启动阶段。尔后启动仓8及液动锤7一起向右运动，行程末端挤压锤座右侧空腔内的钻井液，迫使钻井液进入射流元件，并使射流元件产生稳定的附壁，此时状态，如图1(c）所示，该阶段称为冲击阶段。由于射流元件的附壁效应，使其产生反方向的高压射流，迫使工作介质驱动液动锤反向运动，与此同时，通过高压孔的钻井液驱动启动仓8同步反向移动，此时状态，如图1(d）所示，该阶段称为撞击工作阶段。此时射流介入，继续运动重新回到图1(a）所示的状态。该工作模型除去液动块与启动仓外无其他运动部件，没有弹簧、配水阀等易损零件，充分保证该模型的使用寿命。3 受力及动力学分析

水平冲击模型高压腔的压力借助节流阀控制，系统的供油压力借助溢流阀控制，以满足水平冲击实验系统对不同的工作状态的要求。使用压电式加速度传感器对水平冲击模型液动锤横向振动信号进行采集，设定一定的采样频率。将采集的加速度数据经过处理可以得到速度信号及位移信号，探究水平冲击模型中液动锤与启动仓的运动特征。实验过程与实验模型，如图2所示。5.4 实验与仿真结果对比

【参考文献】：
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本文编号：3014078