旋转冲击破岩实验装置的设计与应用

发布时间：2021-02-17 00:09

　　旋转冲击钻井技术是深井、超深井钻井常用的提速措施之一。实践表明,钻压、钻头转速、冲击力与冲击频率是影响旋冲钻井破岩效率的关键参数,优选旋冲钻井参数有助于提高冲击器的破岩提速效果。设计了一种新型旋转冲击破岩实验装置,利用齿形振套的碰撞产生冲击载荷,用地质钻机带动钻头破岩。测量实验表明该装置冲击载荷受弹簧压缩量影响,冲击频率为冲击振套齿数与钻机转速的乘积,冲击过程稳定高效,冲击参数与现场多种旋冲钻井工况有较好的对应。旋冲破岩实验表明旋冲钻井技术可以显著提高钻头破岩速率;提高冲击载荷幅值,能够提高钻头破岩速率。旋冲钻井技术存在最适宜钻压,使用不同类型冲击器钻进不同地层时需要对钻压进行优选。利用该实验装置研究旋冲钻井参数对破岩速率的影响规律,有助于旋冲工具性能参数的设计和优选。 

【文章来源】：石油钻采工艺. 2016,38(01)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

冲击发生总成结构

高速力值采集系统组成。XY-200地质钻机带动钻头破岩，根据油压表显示数据调整钻压，通过变速箱实现钻速档位的切换，利用水泵实现水力循环。冲击发生总成安装在钻头上部，钻进时持续产生冲击载荷，通过改变弹簧压缩量调整冲击载荷，通过更换冲击振套、钻机换挡调整冲击频率。NOS-F306型冲击力传感器量程为0~50kN，高速力值采集系统采样频率20kHz，采样精度1级。0.5m×0.5m×0.3m岩心样本可以钻16个孔眼，保证实验过程岩心性能稳定。1.3冲击发生总成结构Structureofpercussiongenerationassembly冲击发生总成结构见图1。U型挡板固定在实验台侧壁，方钻杆从挡板中间穿过。其他部件均套装在六方钻杆上，卡箍固定在六方钻杆上限制垫块的位移，垫块与冲锤之间安装蓄能弹簧。冲锤与砧体合称冲击振套，是产生冲击载荷的关键部件。冲锤的六方外形卡在U型挡板内，下端面为齿形结构。砧体为内六方结构，套在六方钻杆上，外部为圆柱，上部的齿形凸起与冲锤的齿形相配合。钻进时，方钻杆带动砧体不断旋转，冲锤由于U型挡板的约束只能上下运动，冲锤上升时压缩弹簧蓄能，下落时高速撞击砧体，齿面碰撞产生的冲击载荷向下传递到钻头。图1冲击发生总成结构Fig.1Structureofpercussiongenerationassembly2实验装置冲击力计算与测量Calculationandmeasurementofimpactforceofexperimentalapparatus2.1冲击载荷计算模型Calculationmodelforimpactload实验过程中冲锤高速撞击砧体，冲锤动能转化为应力波并传递到钻头，在短促的冲击载荷作用下，井底岩石不易发生塑性变形，更容易产生裂痕和体积破碎，从而有效提高机械钻速。碰撞瞬间不规则齿面从多点接触逐渐过渡到完全接触［10］，应力波逐渐增大并逐渐消退，该现象延长了冲击力的?

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3037131