新型扭力冲击器的运动特性研究.pdf

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1、第3期机械设计与制造2016年3月MachineryDesign&Manufacture75新型扭力冲击器的运动特性研究田家林．一，朱永豪，吴纯明，杨琳(1．西南石油大学机电工程学院，四川成都610500；2．西南交通大学机械工程学院，四川成都610031)摘要：针对钻井过程中，出现的卡钻、粘滑现象，提出了一种产生扭转振动的新型扭力冲击器。首先分析了扭力冲击器的工作原理，然后，结合扭力冲击器工作的实际情况，建立了扭力冲击器运动学模型，并在此基础上，得到了扭力冲击器的碰撞频率与入12压强、入口流量之间的关系。最后通过实验测试

2、与算例计算的结果进行对比，验证了计算方法的准确性与可靠性。研究结果表明：扭力冲击器的碰撞频率与入口压强、入口流量有着密切关系。碰撞频率与入口压强成正比，与入口流量呈反比。研究结论为扭力冲击器的进一步研究打下了基础，为扭力冲击器的现场使用了提供了参考依据。关键词：钻井；井下工具；扭力冲击器；运动学；频率中图分类号：TH16；TE921文献标识码：A文章编号：1001—3997(2016)03—0075—04KineticCharacteristicResearchofaNewTorqueOscillatorTIANJia—l

3、in，ZHUYong-hao，WUChun-ming，YANGLin(1．SchoolofMechanicalEngineering，SouthwestPetroleumUniversity，SichuanChengdu610500，China；2．ScholofMechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，SichuanChengdu610031，China)Abstract：Aimingatthestickingandstick-slipphenomenonduri

4、ngthedrillingprocess，anewtorqueoscillatorispresented．Atfirst，accordingtothetorsionaltheory，theoperatingprincipleofthetorqueoscillatorisanalyzed．Andthen，therelationshipsbetweenthecollisionfrequencyandtheinletpressure，inletflowareobtainedonthebasicofthekinematicmode

5、l，whichisestablishedlightoftheactualwo~ingconditior~Comparedwiththeexamplecalculationresults，theexperimentaltestverifiestheaccuracyandreliabilityofcalculationmethod．Theresearchresultsshowthatthecollisionfrequencyandtheinletpressure，inletflowofthetorqueoscillatorha

6、vecloserelationships．Withtheinletpressureincreasingandtheinletflowdecreasing，thecollisionfrequencyofthetorqueoscillatorincreases．Theresearchconclusionlaysafoundationforfurtherstudyonthetorqueoscillator，andprovidestherof~rencebasisforfieldusing．KeyWords：Drilling；Do

7、wnholeTool；TorqueOscillator；Kinematics；Frequency1引言一些建设性的建议。但是这些研究并没有改变钻柱系统在钻井过程中的受力情况，并不能根不上解决钻井过程中，出现的卡钻、粘随着浅层石油资源的日益枯竭，钻井工程不得不进行深井、滑现象。针对前面提出白勺J睛况，提出了一种扭力冲击器，利用工具超深井作业。然而，由于深井、超深井钻井过程，常常会遇到硬质的自身结构，将液压能转换为机械能，产生周向的扭转振动，改变地层，致使钻柱时常会出现粘滑现象，像发条一样，拧紧又突然释钻柱系统在钻井过程中的受

8、力情况，达到克服钻柱粘滑、卡钻的放。严重的粘滑现象，不仅损坏钻柱性能，还会影响井下工具的使目的。用寿命，给钻井工程造成了大量的损失。为了解决钻井过程中出现的粘滑问题，国内外学者进行了大量的研究，如文献通2结构及原理过计算机软件，研究了钻柱粘滑运动的4种状态特征；文献建扭力冲击器主要由上接头、上端外壳、中