抗涡动力钻具提速技术现场试验.ppt

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1、《抗涡动力钻具和涡轮式液动冲击器提速技术现场试验》最终验收汇报完成单位：甲方：塔里木油田分公司乙方：北京恒易兴达石油钻采科技有限公司2014年8月6日汇报人：王克雄汇报内容一、项目概况二、研究内容及取得成果三、考核指标完成情况四、结论与建议一、项目概况该项目塔里木盆地碳酸盐岩地层提高钻井速度研究课题的子课题之一，主要是通过研制出新型的液动冲击器和抗涡动力钻具（扭力冲击器）配合高效钻头达到提高碳酸盐岩地层钻井速度的目的。目前冲击器存在着冲击频率较高，冲击功较小、使用寿命短（一般在40小时以下）、介质主要为清水等问题，制约了冲击器在石油钻井复杂条件下的推广应用。该项

2、目通过研制出涡轮式液动冲击器及扭力冲击器配合PDC钻头或牙轮钻头在塔北3口井的现场试验，达到提高塔北深部地层的机械钻速和冲击器寿命的目的。汇报内容一、项目概况二、研究内容及取得成果三、考核指标完成情况四、结论与建议二、研究内容及取得成果1.研究内容及考核指标研究内容：（1）抗涡动力钻具及涡轮式液动双作用冲击器设计与加工（2）提速技术现场试验①现场试验方案确定；②现场试验3口井。考核指标：（1）平均机械钻速提高30%（同区块同井段2010年数据对比）；（2）使用寿命不低于110小时。二、研究内容及取得成果2.取得成果一）抗涡动力钻具和液动冲击机器国内外调研分析1、

3、旋冲钻井碎岩机理旋冲钻井地层破碎机理图地面式：在主动钻杆的顶部用气动、液动或电动机构实现冲击并同时利用转盘旋转钻杆井下动力式：以风力或液力推动和钻头相连接的液动冲击器，同时通过钻柱施加钻压和旋转扭矩2、旋冲钻井方式二、研究内容及取得成果2.取得成果双作用液动冲击器带喷射活阀双作用冲击器泥浆钻进用射流冲击器3、液动冲击器国外研究现状高冲击能液冲击器石油背压式冲击器4、国内研究现状射流式旋冲接头结构工作原理图射吸式双作用液动冲击器1-上接头；2-阀程调节垫圈；3-阀，4.6.13.16-密封；5-阀室；7-活塞；8-冲锤；9-外管；10-锤头；11-尼龙圈；12-砧

4、子；14-垫圈；15-八方轴套；17-砧高调节垫；18-下接头二）新型液动冲击器及抗涡动力钻具研制1、抗涡动力钻具及涡轮式液动冲击器的设计原则2、抗涡动力钻具及涡轮式液动冲击器总体结构设计二、研究内容及取得成果2.取得成果1、涡轮式液动冲击器的设计原则1）具有较大的功率，以适应石油钻井需要大冲击功的特点；2）结构尽可能简单，以便于加工、装配、拆卸和维修；3）内部结构尽可能通畅，以减小泥浆流动能量的损失；4）可以适应现场复杂地质条件和恶劣性能泥浆的特点；5）具有足够的寿命，以减少不必要的取下钻时间，提高钻井效率；6）启动容易，工作平稳；7）具有可调节性，以在现场适

5、时调整其工作状态。二、研究内容及取得成果2.取得成果2、涡轮式液动冲击器总体结构的设计涡轮式液动冲击器主要由旋转机构、流量分配机构、冲击机构和传动机构四大部分组成，四部分机构组成部件如下：（1）旋转机构：由上接头、液压马达等组成。（2）流量分配机构：由控制阀、分水转阀组成。（3）冲击机构：由活塞缸、活塞、冲锤等组成。（4）传动机构：由砧子、内八方套及下接头组成。二、研究内容及取得成果2.取得成果涡轮式液动冲击器总体结构图实物照片二、研究内容及取得成果涡轮式液动冲击器及抗涡动力钻具原理（1）旋转机构涡轮式旋冲接头液压马达结构图涡轮液压马达叶片二、研究内容及取得成果

6、2.取得成果（2）流量分配机构压力控制阀分水转阀圆弧形出口结构示意图二、研究内容及取得成果2.取得成果（3）冲击机构活塞结构示意图冲击机构包括：活塞、冲锤、活塞缸。二、研究内容及取得成果2.取得成果（3）冲击机构活塞缸冲锤结构示意图二、研究内容及取得成果2.取得成果（4）传递机构锤砧传递结构包括：锤砧、内八方套、下接头。内八方套二、研究内容及取得成果2.取得成果流量为40l/s时冲击器轴对称面上压力等值线图三）旋冲钻井工作参数的确定1、旋转阀出口直径确定：为了确定涡轮式冲击器旋转阀的出口直径，在室内进行了大量的数值模拟计算，通过数值计算结果得出对于177mm冲击

7、机器旋转阀出口直径为16mm为最优，对于197mm冲击器旋转阀出口直径为17mm为最优；254mm冲击器旋转阀出口直径为19mm最优。二、研究内容及取得成果2.取得成果流量为35l/s时冲击器轴对称面上压力等值线图二、研究内容及取得成果2.取得成果流量为30l/s时冲击器轴对称面上压力等值线图二、研究内容及取得成果2.取得成果流量为25l/s时冲击器轴对称面上压力等值线图二、研究内容及取得成果2.取得成果2、冲击器冲程的确定：为了确定涡轮式冲击器冲击冲程，在室内进行了大量的数值模拟计算，通过数值计算结果得出冲击行程为40-50mm最优。不同冲程下冲击器的冲击频率

8、冲程(mm）阀门直径(m