旋轉沖擊鉆井技術是深井、超深井鉆井常用的提速措施之一。實踐表明,鉆壓、鉆頭轉速、沖擊力與沖擊頻率是影響旋沖鉆井破巖效率的關鍵參數(shù),優(yōu)選旋沖鉆井參數(shù)有助于提高沖擊器的破巖提速效果。設計了一種新型旋轉沖擊破巖實驗裝置,利用齒形振套的碰撞產(chǎn)生沖擊載荷,用地質鉆機帶動鉆頭破巖。測量實驗表明該裝置沖擊載荷受彈簧壓縮量影響,沖擊頻率為沖擊振套齒數(shù)與鉆機轉速的乘積,沖擊過程穩(wěn)定高效,沖擊參數(shù)與現(xiàn)場多種旋沖鉆井工況有較好的對應。旋沖破巖實驗表明旋沖鉆井技術可以顯著提高鉆頭破巖速率;提高沖擊載荷幅值,能夠提高鉆頭破巖速率。旋沖鉆井技術存在最適宜鉆壓,使用不同類型沖擊器鉆進不同地層時需要對鉆壓進行優(yōu)選。利用該實驗裝置研究旋沖鉆井參數(shù)對破巖速率的影響規(guī)律,有助于旋沖工具性能參數(shù)的設計和優(yōu)選。 

【文章來源】：石油鉆采工藝. 2016,38(01)北大核心

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沖擊發(fā)生總成結構

高速力值采集系統(tǒng)組成。XY-200地質鉆機帶動鉆頭破巖，根據(jù)油壓表顯示數(shù)據(jù)調整鉆壓，通過變速箱實現(xiàn)鉆速檔位的切換，利用水泵實現(xiàn)水力循環(huán)。沖擊發(fā)生總成安裝在鉆頭上部，鉆進時持續(xù)產(chǎn)生沖擊載荷，通過改變彈簧壓縮量調整沖擊載荷，通過更換沖擊振套、鉆機換擋調整沖擊頻率。NOS-F306型沖擊力傳感器量程為0~50kN，高速力值采集系統(tǒng)采樣頻率20kHz，采樣精度1級。0.5m×0.5m×0.3m巖心樣本可以鉆16個孔眼，保證實驗過程巖心性能穩(wěn)定。1.3沖擊發(fā)生總成結構Structureofpercussiongenerationassembly沖擊發(fā)生總成結構見圖1。U型擋板固定在實驗臺側壁，方鉆桿從擋板中間穿過。其他部件均套裝在六方鉆桿上，卡箍固定在六方鉆桿上限制墊塊的位移，墊塊與沖錘之間安裝蓄能彈簧。沖錘與砧體合稱沖擊振套，是產(chǎn)生沖擊載荷的關鍵部件。沖錘的六方外形卡在U型擋板內，下端面為齒形結構。砧體為內六方結構，套在六方鉆桿上，外部為圓柱，上部的齒形凸起與沖錘的齒形相配合。鉆進時，方鉆桿帶動砧體不斷旋轉，沖錘由于U型擋板的約束只能上下運動，沖錘上升時壓縮彈簧蓄能，下落時高速撞擊砧體，齒面碰撞產(chǎn)生的沖擊載荷向下傳遞到鉆頭。圖1沖擊發(fā)生總成結構Fig.1Structureofpercussiongenerationassembly2實驗裝置沖擊力計算與測量Calculationandmeasurementofimpactforceofexperimentalapparatus2.1沖擊載荷計算模型Calculationmodelforimpactload實驗過程中沖錘高速撞擊砧體，沖錘動能轉化為應力波并傳遞到鉆頭，在短促的沖擊載荷作用下，井底巖石不易發(fā)生塑性變形，更容易產(chǎn)生裂痕和體積破碎，從而有效提高機械鉆速。碰撞瞬間不規(guī)則齒面從多點接觸逐漸過渡到完全接觸［10］，應力波逐漸增大并逐漸消退，該現(xiàn)象延長了沖擊力的?

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3037131