井下动力驱动的旋冲钻井工具设计计算与试验

发布时间：2024-03-02 00:04

　　设计了一种基于井下动力驱动的旋冲钻井工具,实现两种破岩机理相结合,提高整体破岩效果。采用螺杆或涡轮钻具作为旋转动力源,利用由一对空间凸轮机构组成的冲击发生机构带动上凸轮及其他从动件上行,下行的过程中,从动件冲击下凸轮,下凸轮将冲击能传递给钻头,实现对岩石的体积破碎。利用Solidworks Premium 2012软件计算了空间凸轮机构在不同载荷作用下的应力分布情况,上凸轮和下凸轮在承受最大设计载荷时的安全系数分别为3.69和2.36,均大于需用安全系数,设计安全可靠。工具冲击性能测试得到了冲击力、冲击频率与钻压、排量之前的关系,试验结果表明,其动力特性参数满足现场复合钻进工况要求。进行了现场试验,该工具具有较好的提速效果,同比提速40%以上。

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【部分图文】：

图1旋冲钻井工具结构示意图

设计了基于井下动力驱动的旋冲钻井工具,基本工作原理为,利用一对啮合凸轮为核心部件的冲击发生机构产生高频轴向冲击和振动,实现高速旋转的同时对钻头施加高频冲击,使复合双驱钻进技术与冲击钻进技术相结合,提速效果明显。工具的下端为冲击发生机构、防掉机构和能量传递机构,上端的动联接机构直接....

图2啮合凸轮三

2.1空间凸轮网格的划分在对机构进行强度设计、运动分析[12]时,都需要利用Solidworks或CreoParametric2.0软件对啮合棘轮进行建模、网格划分、应力计算和结构优化,啮合凸轮的有限元模型见图2。网格数量的多少会对计算结果的精度和规模大小产生影响。因此,采....

图3上凸轮应力云图(F1=F2=100kN)

图3和图4分别是上凸轮的应力和应变云图。图4上凸轮应变云图(F1=F2=100kN)

图4上凸轮应变云图(F1=F2=100kN)

图3上凸轮应力云图(F1=F2=100kN)计算结果表明,上凸轮采用合金钢模拟,承受最大设计载荷时,应力分布均匀,花键底端所受的压应力最小,应力应变最大值发生在凸轮齿的根部,最大应变是0.071mm,最大应力为168.153MPa,小于材料的屈服强度620.422MPa....

本文编号：3916020