井下冲击器固定套流道性能优化分析

乔东宇，张 昕，王 新，刘 顽，杨 强

（1.西部钻探工程技术研究院，新疆 乌鲁木齐830011；2.西部钻探工程技术处，新疆 乌鲁木齐830011；3.西部钻探青海钻井公司，青海 海西蒙古族藏族自治州817000；4.西南石油大学，四川 成都610500）

1 引言

提高深部地层的钻速是钻井工程中急需解决的一个关键问题，目前的井下冲击工具设计仍存在井下寿命短、冲击振动的参数不匹配等问题[1]。国内外学者针对该问题也进行了系统研究，祝效华等[2]分析了旋冲钻井的技术特点，介绍了液动轴向冲击器的工作机理；杨顺辉等[3]提出在液动射流式冲击器的活塞杆与缸体之间增设储能机构，增大了冲程的冲击功；王清岩[4]提出了冲击器工作机理，描述了冲击器工作过程，预测了使用性能等方面的相关结论。

本文研究的凸轮式轴向冲击器由螺杆输出轴、冲击传动轴和钻头接头等组成，凸轮轨道体上端面均布3个连续的凸轮面；3个滚轮在凸轮轨道上滚动，形成轴向往复冲击，其中固定套可以将上芯轴上的冲击力传递到下芯轴，上芯轴底部布置有花键，可以将扭矩传递到下芯轴。凸轮式轴向冲击器模型如图1所示。

图1 凸轮式轴向冲击器模型

2 旋冲工具固定套流道仿真分析

本结构中花键和凸轮机构均浸泡在密闭的润滑油腔体内，因此固定套和下芯轴之间的空腔内存在高压润滑油，当固定套向下产生冲击时，会挤压该空腔内的润滑油，因此固定套和上芯轴外壁开槽会极大地影响该工具的轴向冲击力。……