本文關(guān)鍵詞：扭力沖擊器的工作機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：隨著深井、超深井的開發(fā)和普及,鉆柱粘滑、卡鉆問題日益成為了鉆井急需解決的一個(gè)課題。因此,為了解決鉆柱粘滑、卡鉆現(xiàn)象,國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。本文在研究粘滑現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)了在不改變鉆柱受力的前提下,無法從根本上解決鉆柱粘滑問題。為了改變鉆柱系統(tǒng)受力,本文設(shè)計(jì)了一種新型的井下工具(扭力沖擊器),并利用機(jī)械設(shè)計(jì)、力學(xué)分析、數(shù)學(xué)以及實(shí)驗(yàn)等研究方法對(duì)扭力沖擊器展開了以下研究：詳細(xì)介紹了扭力沖擊器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作原理,這為扭力沖擊器運(yùn)動(dòng)學(xué)分析提供了基礎(chǔ)。根據(jù)扭力沖擊器的結(jié)構(gòu)對(duì)該工具進(jìn)行了性能特點(diǎn)的分析,由分析可知,扭力沖擊器能夠?qū)⒉糠帚@井液的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,產(chǎn)生周期性的、往復(fù)扭矩,并傳遞給鉆頭,改變了鉆柱系統(tǒng)受力情況,提高鉆頭破巖能力和機(jī)械鉆速。根據(jù)運(yùn)動(dòng)特性不同,將扭力沖擊器關(guān)鍵部件進(jìn)行分類研究,主要的研究重點(diǎn)是扭力沖擊器的碰撞頻率,液壓錘、撥叉開關(guān)、閥體的角速度和角位移。根據(jù)產(chǎn)生扭矩的不同,將扭力沖擊器的扭矩進(jìn)行分類研究,得出了扭力沖擊器的平均扭矩,并在此基礎(chǔ)上,建立了沖量響應(yīng)的振動(dòng)模型。根據(jù)以上研究的結(jié)果結(jié)合特定工況條件,研究了扭力沖擊器下的鉆柱振動(dòng)模型,并在此基礎(chǔ)上,建立了PDC鉆頭切削齒的磨損模型。由此可知,扭力沖擊器作用下的鉆柱振動(dòng),其角位移和角速度都呈波動(dòng)狀；而扭力沖擊器作用下的切削齒磨損較小。為了驗(yàn)證本文方法的理論研究模型,本文對(duì)扭力沖擊器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。其中,臺(tái)架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了扭力沖擊器的碰撞頻率和平均扭矩的準(zhǔn)確性；井下實(shí)驗(yàn)則驗(yàn)證了扭力沖擊器的實(shí)用性,實(shí)際效果證明扭力沖擊器可提高機(jī)械鉆速。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)為扭力沖擊器的機(jī)理研究和現(xiàn)場應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)。綜上所述,本文主要進(jìn)行了扭力沖擊器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析；建立了扭力沖擊器關(guān)鍵零件的運(yùn)動(dòng)模型,并研究了關(guān)鍵零件的角位移、角速度以及扭力沖擊器碰撞頻率；基于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,建立了扭力沖擊器扭矩模型,并結(jié)合特定的工況條件,進(jìn)行了扭力沖擊器對(duì)鉆柱振動(dòng)、對(duì)切削齒影響的研究；在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了扭力沖擊器實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了理論模型的準(zhǔn)確性和現(xiàn)場的應(yīng)用性,為完善井下工具理論體系提供了一定的借鑒意義。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE927

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本文編號(hào)：1197256