潜孔冲击器故障分析

目前我国石油勘探主要集中在西部探区,其地表山区分布广泛,使用着大量的人抬式轻便钻机,利用空气冲旋钻井。在钻井过程中,经常会出现冲击器冲击无力、卡滞,甚至报废等故障,导致钻井效率降低、钻井成本增加。本文针对探区的地层特点和冲击器结构,分析了冲击器发生故障的原因,并提出了相应的改进建议。     

潜孔冲击器结构性能参数优化研究

为了研究潜孔冲击器的冲击运动规律,提高其冲击性能,采用有限差分法,通过对活塞运动进行数学建模及MATLAB仿真计算,模拟活塞动力学过程,并得出潜孔冲击器相应的冲击性能参数。同时研究后气室配气长度对潜孔冲击器冲击性能的影响,对后气室排气长度、后气室压缩长度和后气室进气长度建立关于冲击功率、冲击功和冲击频率的正交分析试验,并对数据结果进行优化,以更好地提高潜孔冲击器的冲击性能。研究结果表明:对冲击功率影响最大的是后气室进气长度,对冲击功影响最大的是后气室排气长度,而对冲击频率影响最大的则是后气室排气长度及后气室压缩长度;优化后冲击功率提高9. 64%,冲击功基本保持不变,冲击频率提高10%。相关研究对潜孔冲击器设计及应用具有一定的指导意义。     

液力扭转冲击器典型工艺孔参数对流场影响

应用ANSYS软件中的Fluent模块对液力扭转冲击器内部含工艺孔的流道流场进行数值计算和仿真分析,比较了不同工艺孔长度和不同工艺孔直径对流道压力产生的影响。通过分析压力云图和速度流线云图,得到使流道压力损失最小的最佳工艺孔长度和最佳工艺孔直径,并探讨了造成压力损失的原因。为液力扭转冲击器的优化设计提供理论依据。     

阀式反作用液动冲击器参数计算及性能分析

本文论述了阀式反作用液动冲击器的工作原理提出了计算击力和冲击频率的方法。通过旨出阀式反作用液动冲击器适用于中中硬以上地层，并用应尽量增大泥浆排量，采用较大刚度的冲锤簧，以使冲击器的优点得到发挥。     

钻井用阀式液力冲击器的优化设计

为了在给定冲击力时,设计钻井用阀式液力冲击器的最佳尺寸,从而减少设计和制造成本;或在结构尺寸给定的惰况下,获得最大冲击力,对冲击器进行了优化设计。以最大冲击载荷为设计目标建立了冲击器的优化计算模型并进行实例计算。实例计算结果的分析表明,要增加冲击力,靠增加静载荷在经济上是不合算的,应该增加静载荷下落的行程来提高冲击载荷;另外,在速度一定时,为了使冲击力最大,应使冲击时间尽可能减少。     

气动冲击器研究现状及发展趋势

阐述了气动冲击旋转钻井用气动冲击器国内外近期的研究现状,以及各类冲击器的结构和性能参数,并提出了气动冲击器的发展趋势。     

空气钻井潜孔钻头本体与钻齿的过盈分析

潜孔钻头是空气钻井中一种重要的破岩工具,钻齿镶嵌过程中的过盈量直接影响钻齿与钻头本体的接触强度.文章以(φ)311.1mm潜孔钻头用(φ)19mm钻齿为研究对象,建立了钻头本体与钻齿过盈配合的力学模型,并进行计算机模拟仿真.通过对过盈量分别为0.01、0.02、0.04、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1mm时钻齿与钻头本体的接触分析可知,过盈量小于等于0.07mm时,钻头本体均为弹性变形;当过盈量为0.08mm时,钻头本体接触区域局部开始发生塑性变形;当过盈量达到0.1mm时,钻头本体沿齿眼的应力值接近材料的强度极限.根据分析结果并考虑塑形强化的影响,推荐(φ)311.1mm潜孔钻头(φ)19mm钻齿的安装过盈量为0.07～0.08 mm.论文的研究工作为空气钻头钻齿的科学装配提供了理论依据.     

轻型钻机模块化应用技术

在分析了国内钻机模块化技术应用方面同国外钻机的差距后 ,提出了适合中国国情的橇装模块化钻机的设计方案 ,即在符合SY/T5 6 0 9- 1999《石油钻机型式与基本参数》条件的基础上 ,使井架、底座、动力机橇的设计与橇装模块化技术相吻合。实际应用表明 ,南阳石油机械厂根据这种思路研制的ZJ30 / 170 0橇装模块化钻机具有良好的移运性及经济性。     

一种冲击器钎头体的疲劳强度分析

冲击器在工作过程中,由于岩屑等固态物质进入其内腔造成了冲击器卡滞、冲击无力等故障。为了排除这些故障,我们对现有冲击器钎头进行了局部优化改进。通过对冲击器的原钎头体和改进后的钎头体分别进行疲劳强度分析,对比结果得出改进后的钎头体的疲劳寿命满足设计要求。     

液力扭转冲击器喷嘴选型方法研究

液力扭转冲击器是一种针对岩石的研磨性强、可钻性差、机械钻速降低的情况,以解决PDC钻头卡滑、提高机械钻速为目的的钻井提速工具。喷嘴是液力扭转冲击器的重要部件,喷嘴的尺寸直接决定着液力扭转冲击器的工作性能和可靠性。通过理论计算建立了节流压力与喷嘴尺寸、排量的关系,利用室内试验测试了液力扭转冲击器在安装不同尺寸喷嘴、不同排量条件下的节流压力,并与理论计算值进行了分析比较。建立了液力扭转冲击器现场应用时喷嘴选型的方法,为喷嘴选型提供了参考依据。     

浅层折射重锤激发系统的研制

本文解决了浅层折射施工中重锤作为激发源研制的问题。通过对车装钻机进行改造,将重锤安装在井架上,依靠重锤自身重量撞击地面,最后利用同步装置触发浅层折射仪来完成采集工作。通过多次试验,解决了浅层折射施工中重锤激发方式的同步问题和重锤激发方式的可行性。有效降低了安全风险,减少了对环境的污染和破坏,该方法特别适合在城市、村庄、道路、新疆坎儿井等区域施工。     

空气锤活塞运动规律研究

为了进一步研究空气锤气室和活塞设计参数对空气锤性能的影响,以KQC系列空气锤为例,在空气锤活塞与气室的物理模型和数学模型的基础上,利用VC++编程软件对空气锤的气室状态和活塞运动规律进行了仿真计算并对计算输出数据进行处理,得出空气锤性能参数曲线,由性能参数曲线分析得出空气锤的内部设计参数与空气锤性能参数之间的关系。研究结果为空气锤的进一步改进和完善提供了理论依据,也为空气锤现场应用中及时调整部分结构参数以保证空气锤的正常工作和快速钻进提供了依据。     

物探钻井气动冲击器的发展研究

冲旋钻井技术是一种新型、高效钻进硬地层的方法.本文论述了冲击旋转钻井技术在石油钻探中应用的技术优势,探讨了冲击旋转钻井工具的发展现状及存在的问题.阐述了影响冲击旋转钻井技术发展的主要因素,提出了气动冲击器用于物探钻井开发方面存在的问题和研究方向.     

空气钻井钻柱波动响应规律研究

空气锤钻井具有提高机械钻速、减少储层伤害以及降低钻井成本等优势,因而在国内外各大油田得到广泛应用。而高速冲击的空气锤产生的应力波既有破岩作用．又对钻柱产生了一定程度的损伤．极易导致钻柱失效。文中根据应力波传播理论,对高速冲击工况下产生的应力波进行了模拟研究,求解出了波动响应随时问变量在钻柱中的传播规律,为研究应力波的破坏机理奠定了基础：     

空气钻井井斜因素分析及工艺应用

空气钻井技术是提高钻井速度、缩短钻井周期的一项实用性技术。但是,空气钻井技术也有缺点,井斜、地层出水、井壁不稳定等问题几乎成为它发展的瓶颈。文中从地层特征、钻具组合、井眼扩大等影响因素着手分析了井斜产生的原因,从井身结构、施工操作、测斜工具、钻具组合等方面提出了防斜的一些改进措施。此外,介绍了井斜发生时采用的纠斜工艺,分析了一些油田所使用的防斜技术,并对取得的成果进行对比,最终得出控斜的部分结论。     

空气锤钻头保径技术探析

介绍了空气锤钻头结构特点和空气锤保径技术研究现状,把空气锤钻头磨损分成了钻头齿断齿、钻头齿掉齿、钻头齿偏磨、钻头齿齿高磨损、钻头刚体磨损及钻头刚体划伤6种形式,并从材料选择、结构设计和空气锤钻井工艺3方面对磨损进行了分析。从材料选择和结构改进2个方面对现有空气锤进行了改进,提出了"三翼面"保径空气锤钻头。新型空气锤保径钻头在龙岗39井空气锤钻井应用中取得了钻进1 899.35 m只磨损2.5 mm的好成绩。     

空气锤钎头破岩机理仿真分析

基于非线性动力学理论,利用ANSYS/LS-DYNA显式动力学分析软件建立空气锤钎头与岩石的破岩机理仿真模型,对钎头的破岩过程进行仿真分析,认为钎头破碎岩石的过程分为4个阶段,即弹性变形阶段、塑性变形阶段、裂纹萌生阶段和破碎完成阶段。最后对花岗岩、砂岩、白云岩、页岩、灰岩5种不同类型的岩石在同一条件下的破岩结果进行比较。结果表明,花岗岩的侵入深度最小,灰岩的侵入深度最大;页岩的体积破碎量最小,花岗岩的体积破碎量最大。由仿真发现,岩石体积破碎主要发生在卸载阶段。不同类型岩石的体积破碎量和侵深虽然不同,但整体的破岩曲线走向是一致的,即破岩规律是相似的。     

石油钻井液动射流式冲击器的设计

根据石油钻井的工况条件，确定了射流式冲击器性能参数的设计目标，利用正交试验法对冲击器的主要结构参数进行了优化设计。优化设计基于大量室内模拟实验数据所建立的数学模型，所设计的冲击器性能参数与实际测试结果基本吻合，优化设计结果也揭示了射流冲击器各结构参数与性能参数相互影响的规律。同时亦介绍了石油钻井液动射流冲击器在结构设计上的创新点。