粒子钻井中液压动力控制装置的设计与试验

粒子冲击钻井系统的粒子注入系统,高压罐和螺旋输送机之间结构连接紧凑,空间狭小,电机的安装比较复杂,易产生振动。为解决此问题,研制出一种能够实现钢粒均匀、稳定、可控注入的粒子冲击钻井液压动力控制装置。对该装置液压系统进行设计,计算系统关键技术参数,优选动力系统设备。室内试验表明:在机筒内压25 MPa条件下,液压动力装置稳定运行240 min,液压控制系统能有效提供动力源,而且粒子驱动装置能稳定、可靠地运行。研究内容对粒子冲击钻井技术在我国深井硬地层钻井现场的推广应用具有重要意义。     

旋叶式粒子钻井注入装置设计与研究

针对粒子冲击钻井技术中粒子注入装置结构复杂、加工难度大、成本高、拆装检修困难以及高压旋转密封结构发热严重等问题,设计了一种旋叶式粒子注入系统高压钢粒注入装置。该装置能实现钢粒均匀、稳定注入,并具有降温、防堵功能。试验结果表明,在50 r/min、20MPa条件下,注入装置稳定运行280 min,密封性能满足设计要求,采用的循环冷却结构可有效解决密封结构发热严重的问题,粒子的注入体积分数可通过叶片转速控制,初步实现了粒子钻井注入装置预期设计功能,对粒子冲击钻井技术在我国深井硬地层钻井的推广应用具有一定意义。     

脆性岩石粒子冲击理论模型与实验

为了更好的得到粒子冲击脆性岩石的规律,在粒子冲击脆性岩石物理模型的基础上,根据能量守恒原理、牛顿定律和梅尔定律等,建立了粒子冲击作用下脆性岩石破碎体积的理论模型.模型计算的结果和室内实验的结果基本吻合,模型计算和室内实验的结果表明,粒子的冲击速度、直径是影响岩石破碎体积的关键因素.粒子的速度和粒子射流压力近似呈线性函数关系.随着粒子速度的增加,粒子的破岩体积逐渐的增大.粒子速度和破岩体积之间近似的呈幂函数关系,幂指数为1.6.     

旋转储罐式粒子冲击钻井回收系统设计与试验

针对静止双罐式粒子回收系统存在的不足,设计了旋转储罐式粒子钻井回收系统,并对系统的功能进行了试验。该系统主体为粒子旋转储罐,其他结构还包括磁选机、钻井液池、输送带及配套的管路和砂泵等。在介绍系统工作流程的基础上,对旋转储罐的结构进行了设计,得出旋转储罐回收粒子的速度为1.08 m3/h,输送粒子转速为3.23 r/min。通过试验探究了粒子在旋转储罐内部筛桶的流动性,验证了旋转储罐回收系统的有效性。指出旋转储罐式粒子回收系统运行安全可靠,易于钻井现场应用,为提高深部耐磨硬地层机械钻速提供了技术和设备支持。