隨著原油開采的深度增加,井深和鉆速成為直接影響開采效率的決定性因素,水平扭力沖擊器這一鉆井液驅(qū)動的鉆井輔助裝置起到?jīng)Q定性作用。針對國內(nèi)對輔助鉆井工具工作機理的研究主要集中于傳統(tǒng)垂直沖擊器的這一現(xiàn)狀,提出一種自循環(huán)水平往返沖擊的工作原理,建立了啟動與往返運動的動力學模型,分析了水平往返沖擊過程中壓力變化引起位移速、速度及加速度化而呈現(xiàn)出的非線性動力學特征。并通過模擬仿真與室內(nèi)沖擊器試驗進行了對比擬合,實驗結(jié)果與仿真結(jié)果吻合較好,為水平扭力沖擊器的設(shè)計制造提供理論依據(jù)。 

【文章來源】：機械設(shè)計與制造. 2020,(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

液動錘實驗和仿真結(jié)果對比

自循環(huán)水平往返水平?jīng)_擊的動力來自鉆井液，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示射流孔與射流發(fā)生器（簡圖中沒有顯示）鏈接。模型運動可以作以下劃分；假設(shè)模型初始狀態(tài)，如圖1所示。則工作介質(zhì)經(jīng)高壓孔進入啟動倉8右側(cè)空腔，推動啟動倉8向右運動，直至撞擊液動錘7此時狀態(tài)，如圖1(b）所示，該階段稱為啟動階段。爾后啟動倉8及液動錘7一起向右運動，行程末端擠壓錘座右側(cè)空腔內(nèi)的鉆井液，迫使鉆井液進入射流元件，并使射流元件產(chǎn)生穩(wěn)定的附壁，此時狀態(tài)，如圖1(c）所示，該階段稱為沖擊階段。由于射流元件的附壁效應(yīng)，使其產(chǎn)生反方向的高壓射流，迫使工作介質(zhì)驅(qū)動液動錘反向運動，與此同時，通過高壓孔的鉆井液驅(qū)動啟動倉8同步反向移動，此時狀態(tài)，如圖1(d）所示，該階段稱為撞擊工作階段。此時射流介入，繼續(xù)運動重新回到圖1(a）所示的狀態(tài)。該工作模型除去液動塊與啟動倉外無其他運動部件，沒有彈簧、配水閥等易損零件，充分保證該模型的使用壽命。3 受力及動力學分析

水平?jīng)_擊模型高壓腔的壓力借助節(jié)流閥控制，系統(tǒng)的供油壓力借助溢流閥控制，以滿足水平?jīng)_擊實驗系統(tǒng)對不同的工作狀態(tài)的要求。使用壓電式加速度傳感器對水平?jīng)_擊模型液動錘橫向振動信號進行采集，設(shè)定一定的采樣頻率。將采集的加速度數(shù)據(jù)經(jīng)過處理可以得到速度信號及位移信號，探究水平?jīng)_擊模型中液動錘與啟動倉的運動特征。實驗過程與實驗?zāi)Ｐ停鐖D2所示。5.4 實驗與仿真結(jié)果對比

【參考文獻】：
期刊論文
[1]沖旋鉆井過程入射波形與能量傳遞效率關(guān)系研究[J]. 安輝,樊軍,蔣龍.  機械設(shè)計與制造. 2016(01)
[2]鉆柱黏滑振動動力學研究[J]. 呂苗榮,沈詩剛.  西南石油大學學報(自然科學版). 2014(06)
[3]沖擊地壓粘滑失穩(wěn)的混沌特性[J]. 黃滾,尹光志.  重慶大學學報. 2009(06)
[4]液動沖擊器工作動力學模擬研究[J]. 劉曉旭,林元華,劉德平,李榮,何世民,喬海波.  石油鉆采工藝. 2008(05)
[5]射流式液動錘內(nèi)部動力過程的數(shù)學模型及仿真分析[J]. 索忠偉,殷琨,徐克里,于平.  吉林大學學報(地球科學版). 2007(01)
[6]大位移井鉆柱振動規(guī)律研究與應(yīng)用[J]. 韓春杰,閻鐵.  天然氣工業(yè). 2006(05)
[7]射流式液動錘高壓腔內(nèi)液體壓力的數(shù)學模型[J]. 彭枧明,殷琨,王清巖,李國琳.  石油大學學報(自然科學版). 2005(06)
[8]液動射流式?jīng)_擊器工作數(shù)學模型建立[J]. 陶興華.  石油鉆探技術(shù). 2005(01)
[9]石油背壓式液動沖擊器動力學模型的建立[J]. 袁光杰,姚振強,黃萬志,陳平.  天然氣工業(yè). 2003(04)
[10]大位移井鉆柱粘滑振動機理分析及減振研究[J]. 黃根爐,韓志勇.  石油鉆探技術(shù). 2001(02)



本文編號：3014078