减振冲击钻井系统设计研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:z504555643
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旋转冲击钻井技术依靠冲击器产生冲击载荷并作用在钻头上来破碎岩石。该技术能够有效提高硬地层钻井速度,能够防止硬地层及复杂地层钻井中的井斜问题。在钻进硬地层时,井底钻压波动将使钻头跳离井底、与井底产生不连续的接触,影响了该钻井技术的应用效果。因此,减小井底钻压的波动,研究减振冲击钻井系统具有实用价值。论文首先运用底部钻具组合运动状态模拟试验装置,在室内对直井眼中井底钻压波动规律进行模拟实验研究,分析得出了不同底部钻具组合在不同参数组合下的井底钻压波动的振幅、频率和相位规律,为减振冲击钻井系统的设计提供相关的依据。其次,基于室内模拟实验结论和冲击器设计原则,设计了一套减振冲击钻井系统,给出了冲击器及减振部分碟形弹簧的设计参数。再次,建立了减振冲击钻井系统的纵向振动分析模型,进行了减振冲击钻井系统动力学分析;分析结果表明,为了能够发挥最佳的冲击旋转破岩效果并且避免能量传递的损失,冲击器的冲击频率应该与钻压波动频率相一致,同时还要使冲击频率和钻柱的固有频率分开。最后,应用机械仿真软件ProE完成了减振冲击钻井系统的三维建模,对该系统进行了运动学分析及装配干涉、运动协调性验证,证明了设计减振冲击钻井系统方法的可行性。
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