同频异位式复合冲击器的研究开发与现场试验

为了提高PDC钻头在硬地层中的破岩效率，增加切削齿吃深，同时消除井底钻头的“黏滑”现象，研制出同频异位式复合冲击器。该复合冲击器具有轴向冲击和扭向冲击2种功能，且2种冲击频率相同、但相位不同。基于同频异位式复合冲击器的结构特点和工作原理，确定了轴扭冲击相位角θ₂为20°,建立了PDC切削齿轴向冲击力和扭向冲击力的数学模型，明确工具扭冲系统与轴冲系统消耗水力能量比值的合适范围为2.0～3.0。现场试验结果表明，带有复合冲击器钻进时，井底钻柱扭矩平稳，与邻井扭力冲击器+PDC钻头的钻具组合相比，其进尺和机械钻速分别提高111.36%和46.83%,节省1趟钻，且出井PDC钻头复合片磨损轻微。该工具使用效果良好，可为复杂难钻地层提速增效提供一种有效手段。