弹性蓄能激发式旋冲钻井工具特性分析

玄令超， 管志川， 呼怀刚， 李敬皎

(中国石油大学(华东)石油工程学院，山东青岛 266580)



弹性蓄能激发式旋冲钻井工具特性分析

玄令超， 管志川， 呼怀刚， 李敬皎

(中国石油大学(华东)石油工程学院，山东青岛 266580)

为了解决常见旋冲钻井工具冲击力小、冲击频率不稳定的问题，设计研制了弹性蓄能激发式旋冲钻井工具，将弹性蓄能元件与凸轮机构结合，利用螺杆马达带动齿形冲击振套碰撞产生冲击载荷。基于冲击动力学理论建立了该工具冲击参数计算模型，利用钻井泵和高速力值采集系统开展了工具样机冲击特性测试研究。试验结果表明，该工具冲击载荷曲线形态接近于简谐曲线，冲击载荷峰值为18～43 kN，冲击载荷随弹性元件压缩量增大而增大；冲击频率为25.7～37.2 Hz，可以由钻井泵流量调节。根据力学分析和试验结果，该工具冲击频率为螺杆马达转速与冲锤齿数的乘积，且与钻井液排量成正比；冲击载荷与弹性元件压缩量呈幂函数增加关系，与齿面变形系数呈幂函数增加关系；冲击作用时间与冲锤质量呈幂函数增加关系，与齿面变形系数呈幂函数减小关系。弹性蓄能激发式旋冲钻井工具的研制和特性分析，为旋冲钻井技术的发展提供了一种新的设计方法和技术思路。

旋转冲击；钻井工具；螺杆；冲击载荷；计算模型；性能测试

旋转冲击钻井技术(简称旋冲钻井)提高了钻头牙齿的吃入深度，形成大体积的岩屑剪切和破碎，是现有条件下提高深井、超深井钻速的有效途径之一[1-2]。……