脉冲式井下增压钻井装置关键参数设计与分析

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1、石油机械2013年第41卷第3期CHINAPETROLEUMMACHINERY●钻井技术与装备脉冲式井下增压钻井装置关键参数设计与分析付加胜李根生牛继磊史怀忠田守增(1．中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室2．中国石油大学(华东)石油工程学院)摘要：为了提高深井超深井的机械钻速，降低钻井成本，综合利用脉冲射流和超高压射流钻井的优点，设计了脉冲式井下增压钻井装置。介绍了其结构和工作原理，根据不同钻井状况有针对性地设计关键参数。根据研究，确定高压活塞作用力取为钻压的35％，PDC钻头钻井时高压活塞

2、直径取30mm，牙轮钻头钻井时高压活塞直径取35mm，活塞行程根据钻头在井下振动的位移确定，取为25mm，活塞频率为4和6Hz，计算得到高压流体排量。由于脉冲式井下增压钻井装置内、外压差作用在传动轴上端面，具有水力加压作用，所以针对不同钻头钻井情况，进行水力加压作用力计算。关键词：井下增压；脉冲式；钻井装置；关键参数；理论设计；水力加压中图分类号：TE921文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2013．03．001DesignandAnalysisoftheKeyPar

3、ametersofDownholePulsedBoostingDrillingDeviceFuJiashengLiGenshengNiuJileiShiHuaizhongTianShouceng(1·StateKeyLaboratoryofPetroleumResourceandProspecting，ChinaUniversityofPetroleum，Beifng2．C_0ZZee0广Petr01eumEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，DongyingCit

4、y)Abstract：Toimprovetherateofpenetration，reducedrillingcostandmakecomprehensiveuseofthestrengthsofpulsedjetandsuper—highpressurejetdrillingindeepwellsandsuperdeepwells，thepulse—typedownho1eb00s．tingdrillingdevicewasdesigned．Thestructureandoperatingprincip

5、leofthedevicewereintroduced．Thetargeteddesignotkeyparameterswascarriedoutaccordingtodifferentdrillingconditions．Accordingtothestudytheactingforceofhighpressurepistonwasdeterminedas35％ofWOB．ThediameterofhighpressureDist0nwastakenas30mminPDCbitdrillingand35

6、mminrollerbitdrilling．Thepistonstrokewasdeterminedaccordingt0thedownh01evibrationdisplacementofdrillingbit，withitsvaluebeing25mm．The~equencieSofDist0nstrokewere4Hzand6Hz．Finallythehighpressurefluiddisplacementwasobtainedthroughcalculati0n．Theefiect0fthein

7、temalandex—ternalpressuredifferenceofthedeviceisontheendfaceofthetransmissionshaftandthusithasahydraulicbo0s．tingeffect．Therefore，thehydraulicactingforcewascalculatedinlightofdrillingconditi0nswithdiflferentbits．Keywords：downholeboosting；pulse—type；drilli

8、ngdevice；keyparameter；the0reticaldesig刀；hydraulicboosting助破岩，国内外专家研究了各种提高水力辅助破岩O—口的工具或喷嘴，也取得了非常好的效果。射流压力提高时，将增强水力辅助破岩效果，甚至水力目前钻井条件下，大都利用射流来进行水力辅直接破岩，破岩效率将大大提高。而要直接水力破专．项课题“复里杂结．孽构搴井重优点化基设础计研与究控发制展关计键划技术(9”73(计2O划11Z