對碳酸鹽巖儲層深井、超深井鉆井進行了動載破巖機制研究,設計了應力波輔助破巖工具。使用ABAQUS進行了數(shù)值模擬,得出影響破巖效率的因素和規(guī)律,并依據(jù)該規(guī)律進行工具參數(shù)優(yōu)化。通過實驗,驗證了該工具的可靠性和實用性,對應力波輔助破巖工具的參數(shù)設計及配套工藝提供了重要參考。將應力波輔助破巖工具單元與減振器單元融合,可適用于多種復雜地層鉆井作業(yè),尤其適用于泥巖夾火成巖層地層、礫石層夾層等軟硬交替地層鉆井作業(yè),能夠提高機械鉆速和丼深質量,延長破巖工具的使用壽命,具有很好的應用前景。 

【文章來源】：機床與液壓. 2020,48(19)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

應力波輔助破巖工具結構三維模型

應力波輔助破巖工具的結構如圖2所示。該工具工作期間,鉆井液進入應力波輔助破巖工具后會分為三路,其中第一路鉆井液(約占10%)流過頻率控制模塊,第二路鉆井液(約占60%)流入控制閥,第三路鉆井液(約占30%)流入截流噴嘴。流入頻率控制模塊的流體在其內部擺閥的作用下產(chǎn)生20～36 Hz的可調交變壓差。該壓差驅動啟動錘往復擺動,進而推動控制閥往復擺動。基于該原理,控制閥將流入其內部的流體交替分配給沖擊錘兩側,使該工具產(chǎn)生扭向高頻沖擊。該工具的啟動活塞內部設置有分流管,該機構的作用是為啟動活塞提供干凈的鉆井液。應力波輔助破巖工具的中心管不承擔任何壓應力、拉應力或者扭矩,而僅僅起到防止顆粒物進入控制閥的作用。中心管的壁面設置有類似篩管的流通孔,割縫寬度為2 mm,該設計可有效防止井下砂粒和巖屑對控制閥的損壞,進而保證了液動錘的可靠性,從總體上保證了工具在井下工作的可靠性。分流管分流的潔靜流體交替作用于液壓錘使其產(chǎn)生周向沖擊。應力波輔助破巖工具沖擊方式如圖3所示。

該工具的啟動活塞內部設置有分流管,該機構的作用是為啟動活塞提供干凈的鉆井液。應力波輔助破巖工具的中心管不承擔任何壓應力、拉應力或者扭矩,而僅僅起到防止顆粒物進入控制閥的作用。中心管的壁面設置有類似篩管的流通孔,割縫寬度為2 mm,該設計可有效防止井下砂粒和巖屑對控制閥的損壞,進而保證了液動錘的可靠性,從總體上保證了工具在井下工作的可靠性。分流管分流的潔靜流體交替作用于液壓錘使其產(chǎn)生周向沖擊。應力波輔助破巖工具沖擊方式如圖3所示。2 應力波破巖過程數(shù)值模擬

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高溫高壓對微波破巖效果的影響模擬研究[J]. 胡亮,馬蘭榮,谷磊,李丹丹,韓艷濃.  石油鉆探技術. 2019(02)
[2]超聲波高頻旋沖鉆井技術破巖機理研究[J]. 黃家根,汪海閣,紀國棟,趙飛,明瑞卿,郝亞龍.  石油鉆探技術. 2018(04)
[3]數(shù)值分析方法在微波輔助破巖中的應用[J]. 陳超,劉建.  華北理工大學學報(自然科學版). 2017(04)
[4]激光輔助破巖規(guī)律及力學性能研究[J]. 李美艷,韓彬,張世一,王勇,李璐.  應用激光. 2015(03)
[5]孔隙巖石的SHPB試驗研究[J]. 夏昌敬,謝和平,鞠楊.  巖石力學與工程學報. 2006(05)
[6]沖擊載荷作用下巖石損傷的能量耗散[J]. 高文學,劉運通.  巖石力學與工程學報. 2003(11)
[7]沖擊載荷下巖石破碎能耗及其力學性質的探討[J]. 李夕兵,賴海輝,朱成忠.  礦冶工程. 1988(01)



本文編號：3481783