弹簧蓄能激发式旋转冲击钻井装置的研制.pdf

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1、石油机械—１８—ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ２０１５年第４３卷第１１期◀钻井技术与装备▶∗弹簧蓄能激发式旋转冲击钻井装置的研制玄令超管志川张会增刘永旺（中国石油大学（华东）石油工程学院）摘要：旋转冲击钻井技术是在现有钻井工艺条件下提高深井和超深井机械钻速的有效途径之一。利用短螺杆马达带动冲锤产生旋转运动并产生周期性冲击载荷的新思路，研制了弹簧蓄能激发式旋转冲击钻井装置，同时对装置的冲击参数进行了测试试验。装置的上部分为高转速短螺杆，中间部分为传动和扶正部件，下部为冲击振套，其冲击频

2、率为螺杆转速与冲锤齿数的乘积，采用纯机械碰撞的方式产生和传递冲击载荷。冲击测试试验结果表明，装置的冲击频率为３７Ｈｚ，冲击力峰值２１～３２ｋＮ，单次载荷作用时间４ｍｓ；装置达到设计要求，冲击频率和动载可预先设计并可调整，同时具有良好的稳定性。关键词：旋转冲击；弹簧蓄能式；冲击器；螺杆马达；冲击性能；冲锤中图分类号：ＴＥ９２１文献标识码：Ａｄｏｉ：１０?１６０８２／ｊ?ｃｎｋｉ?ｉｓｓｎ?１００１－４５７８?２０１５?１１?００４Ｐｅｒｃｕｓｓｉｖｅ⁃ｒｏｔａｒｙＤｒｉｌｌｉｎｇＴｏｏｌｗｉｔｈＳｐｒ

3、ｉｎｇＡｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇＣｏｌｌｉｓｉｏｎＸｕａｎＬｉｎｇｃｈａｏＧｕａｎＺｈｉｃｈｕａｎＺｈａｎｇＨｕｉｚｅｎｇＬｉｕＹｏｎｇｗａｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ（Ｈｕａｄｏｎｇ））Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｅｒｃｕｓｓｉｖｅ⁃ｒｏｔａｒｙｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｗａｙｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆｄｅｅｐａｎｄｓｕｐｅｒ⁃ｄｅｅｐｗｅｌｌ

4、ｓ?Ｐｅｒｃｕｓｓｉｖｅ⁃ｒｏｔａｒｙｄｒｉｌｌｉｎｇｔｏｏｌｗｉｔｈｓｐｒｉｎｇａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇｃｏｌｌｉｓｉｏｎｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｃｏｍｂｉ⁃ｎｉｎｇａｓｈｏｒｔｐｏｓｉｔｉｖｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｏｔｏｒａｎｄａｔｏｏｔｈｅｄｈａｍｍｅｒｔｏｒｏｔａｔｅｗｉｔｈｐｅｒｉｏｄｉｃｉｍｐａｃｔｌｏａｄ?Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｐａ⁃ｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｄｅｖｉｃｅｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄ?Ｔｈｅｔｏｏｌｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｐｏｓｉｔｉｖｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅ

5、ｎｔｍｏｔｏｒｉｎｔｈｅｕｐｐｅｒｐａｒｔ，ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｃｅｎｔｒａｌｉｚｉｎｇｕｎｉｔｓｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅｐａｒｔ，ａｎｄｉｍｐａｃｔｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｌｅｅｖｅｉｎｔｈｅｌｏｗｅｒｐａｒｔ?Ｔｈｅｉｍ⁃ｐａｃｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓｅｑｕａｌｔｏｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｓｃｒｅｗｓｐｅｅｄｍｕｌｔｉｐｌｙｉｎｇｔｈｅｈａｍｍｅｒｔｅｅｔｈｎｕｍｂｅｒ?Ｔｈｅｔｏｏｌｇｅｎｅｒａｔｅｓａｎｄｄｅ⁃ｌｉｖｅｒｓｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｉｍｐａｃｔｌｏａｄｉｎａｐｕｒｅｌｙｍｅｃｈ

6、ａｎｉｃａｌｗａｙ?Ｉｍｐａｃｔｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｏｏｌｈａｓａｎｉｍｐａｃｔｆｒｅ⁃ｑｕｅｎｃｙｏｆ３７Ｈｚ，ｐｅａｋｉｍｐａｃｔｆｏｒｃｅｏｆ２１～３２ｋＮａｎｄａｓｉｎｇｌｅｌｏａｄｔｉｍｅｏｆ４ｍｓ?Ｔｈｅｔｏｏｌｍｅｅｔｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅ⁃ｍｅｎｔｓ?Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｃａｎｂｅｐｒｅ⁃ｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄａｄｊｕｓｔｅｄ?Ｔｈｅｔｏｏｌａｌｓｏｈａｓａｇｏｏｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ?Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：

7、ｐｅｒｃｕｓｓｉｖｅｒｏｔａｒｙ；ｓｐｒｉｎｇａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇｃｏｌｌｉｓｉｏｎ；ｉｍｐａｃｔｏｒ；ｐｏｓｉｔｉｖｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｏｔｏｒ；ｉｍ⁃ｐａｃｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｔｏｏｔｈｅｄｈａｍｍｅｒ锤间歇性撞击砧体产生冲击载荷，冲击载荷提高了０引言钻头吃入的深度，并形成大体积的岩屑破碎和剪［２］切，能够大幅度提高破岩效率，提高钻井速度。随着世界范围内石油资源需求的日益增加，深目前，国内已有的旋冲工具包括阀式液动冲击［３］［４－６］［７］井和超深井的钻探施工也日益增多。实践证

8、明，旋器、射流式液动冲击器、射吸式冲击器、［８］［９］转冲击钻井技术是在现有钻井工艺条件下提高深井自激振荡式旋冲工具和电动旋转冲击工具等［１－２］和超深井机械钻速的有效途径之一。其工作原几类。这些旋转冲击钻井工具虽然能提高机械钻理是在钻头上部安装一个冲击工具，冲击工具的冲速，但在使用过程中也存在一些不足，主要表现在∗基金项目：国家科技重大专项“西部山前复杂地层安全快速钻井技术”（２０１１ＺＸ０５０２１－００１）。２０１５年第４３卷第１１期玄令超等：弹簧蓄能激发式旋转冲