钻井提速扭力冲击器研制

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1、中图分类号：TE92单位代码：10425学号：Z12040271钻井提速扭力冲击器研制DesignofTorsionalImpactFastDrillingTool工程领域：机械工程研究方向：石油机械工程作者姓名：王雷校内导师：赵军友副教授现场导师：苏山林高级工程师二〇一五年四月DesignofTorsionalImpactorFastDrillingToolAThesisSubmittedfortheDegreeofEngineeringMasterCandidate:WangLeiSupervisor:AssociateProf.ZhaoJunyouCollegeofM

2、echanical&ElectronicEngineeringChinaUniversityofPetroleum(EastChina)独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的。尽我，，成果，论文中有关资料和数据是实事求是的所知除文中己经加以标注和致谢外本论文不包含其他人己经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油一大学。与我同工作的同志（华东）或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任ｉｆ曰期（７

3、：２／６月２学位论文作者签名：友年－曰摘要深层钻井的高难度和高风险，以及深层岩石的可钻性差，都严重制约着机械钻速的提高。而在当今国际油价低迷的大背景下，为了提高钻井效率，降低钻井成本，急需提高深部硬地层机械钻速。提高深部硬地层钻井速度的方法有很多，目前国外常采用旋转冲击钻井技术。国内虽然也开始这项技术的研究，由于这项技术研究起步晚，因此都还没有达到现场运用的条件。因此，研制出一种新型钻井提速扭力冲击器是很有必要的。本课题结合国外的扭转冲击装置，提出了一种新型的钻井扭冲提速工具。该装置通过钻井液在装置内部的憋压，将部分钻井液压力能转化为扭转冲击能量，产生高频低幅的扭向冲

4、击力，通过装置下部的传递系统将冲击力传递给与装置相连接的钻头，从而解决钻头在硬地层钻进时的“粘-滑”（stick-slip）问题，提高转盘或者顶驱同钻头的能量传递效率。同时，在钻头通过剪切破岩的基础上，增加了扭转冲击破岩的方式和能量，从而提高了机械钻速。本课题首先根据装置工作原理，将装置分为四个系统。分别对装置的四个系统进行方案设计，最终确定出装置的整体方案，并对装置各部件进行三维建模，通过三维模拟装配确定样机的装配方案；其次，对高频冲击系统和扭力转换系统中的重要零部件进行了详细的结构设计和强度校核，同时对具有复杂截面的锤座进行了有限元分析，经过强度校核后，各个部件的强度均

5、满足设计要求；在以上设计的基础之上，完成了各零件的加工图纸及整体装配图纸的绘制，并加工出一台样机。最后对扭力冲击器样机进行组装和室内实验。针对室内实验，在对现有测试螺杆钻具扭力和流量的室内卧式试验机进行改造的基础上，设计了一台样机试验台。通过室内实验得出样机的测试结果，并得到了预期的样机工作性能，此次设计的钻井提速扭力冲击器有助于提高深井钻井的机械钻速。关键词：钻井提速，扭力冲击，高频扭转，扭力转换，样机试验iDesignofTorsionalImpactorFastDrillingToolWangLei(MechanicalEngineering)DirectedbyAs

6、sociateProfessorZhaoJunyouAbstractImprovingtheROPisrestrictedbyhighrisk,difficultyandpoordrillabilityofhardenrockinthedeepwell.Inthebackgroundthatthecurrentinternationaloilpriceislow,inordertoimprovingthedrillingefficiency,reducingthedrillingcost,needtoimprovetheROPindeephardenlayer.Therea

7、remanywaystoimprovethedrillingspeedindeephardformation,rotaryimpactdrillingtechnologyisoftenusedabroad.Althoughthistechnologybegantoresearchinourcountry,duetoresearchstartedlate,theyhavenotreachedthesiteapplicationconditions.Therefore,developedanewtypeoftorsio