【摘要】：隨著油氣勘探開發(fā)向深井超深井發(fā)展,一方面堅(jiān)硬或研磨性地層導(dǎo)致機(jī)械鉆速不高;另一方面PDC鉆頭存在嚴(yán)重的粘滑現(xiàn)象。如何解決油氣田堅(jiān)硬地層鉆井的難題,是國內(nèi)外鉆探專家普遍關(guān)注的課題。從破巖理論來看,扭轉(zhuǎn)沖擊鉆井技術(shù)是解決當(dāng)今油氣井硬地層鉆井難題最有效的方法之一,對提高鉆井效率意義重大。本研究在搜集相關(guān)資料的基礎(chǔ)上,總結(jié)現(xiàn)有扭沖工具的優(yōu)缺點(diǎn),提出了一種集機(jī)械、水力噴射和扭轉(zhuǎn)沖擊三種破巖方式共同作用的復(fù)合鉆井新工藝,并研制了液壓式扭轉(zhuǎn)沖擊發(fā)生器。運(yùn)用Solidworks三維繪圖軟件和3D打印技術(shù)對工具進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);運(yùn)用Fluent對工具內(nèi)部特定流場進(jìn)行仿真分析;通過模型簡化,對表征工具性能的特性參數(shù)進(jìn)行理論推導(dǎo)計(jì)算;采用先進(jìn)的數(shù)控加工中心CNC對工具進(jìn)行加工、組裝和調(diào)試;借助多種不同原理的傳感器設(shè)備進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證扭轉(zhuǎn)沖擊功能和測定特性參數(shù),并與理論計(jì)算值擬合,調(diào)整相關(guān)系數(shù)進(jìn)行修正。通過簡化物理模型的Fluent仿真分析,得到了工具內(nèi)部的鉆井液分配情況,其中導(dǎo)流套處的一次分流比為3.72,篩管處的二次分流比為0.543。通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的功能測試,液壓式扭轉(zhuǎn)沖擊發(fā)生器能夠按照預(yù)想實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)沖擊功能,并表現(xiàn)出了良好的工作特性。通過搭建的室內(nèi)參數(shù)測試系統(tǒng)成功測定了工具的各項(xiàng)工作特性參數(shù),分析測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)沖擊頻率與鉆井液流量呈類線性關(guān)系,扭沖壓降和扭轉(zhuǎn)沖擊力與鉆井液流量呈二次關(guān)系,扭轉(zhuǎn)沖擊力與沖擊頻率成二次關(guān)系。為扭沖工具的進(jìn)一步研究墊定了理論基礎(chǔ),為工具的現(xiàn)場測試和商業(yè)化生產(chǎn)提供了必要的技術(shù)保證。
【圖文】：

orkBuster 大大減少或消除了 PDC 鉆頭的粘滑，，在提高了機(jī)械鉆及下部鉆柱組合的壽命[27]。ster 工具結(jié)構(gòu)緊湊，對鉆進(jìn)過程中的底部鉆具組合幾乎沒有影響鉆井、定向鉆井、高性能鉆井以及旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井中均表現(xiàn)出了ster 扭力沖擊器的主要技術(shù)參數(shù)如表 1-1 所示，torkbuster 扭力沖構(gòu)分別見圖 1-1 和圖 1-2。表 1-1 torkbuster 扭力沖擊器主要技術(shù)參數(shù)le1-1 The main technical parameters of torkbuster torsion impact gene流量/L 1）壓降/Mpa 最高工作溫度/℃最大鉆壓/kN頻率/min 1扭矩/（N m）11～20 1.73～2.76 210 84.0 680～1300 610 18～38 2.20～2.40 210 112.2 1000～2400 1017 38～76 1.73～2.76 210 224.0 750～1500 1627

表 1-1 torkbuster 扭力沖擊器主要技術(shù)參數(shù) main technical parameters of torkbuster torsion impa壓降/Mpa 最高工作溫度/℃最大鉆壓/kN頻率/min 1扭（N1.73～2.76 210 84.0 680～1300 62.20～2.40 210 112.2 1000～2400 101.73～2.76 210 224.0 750～1500 16圖 1-1 torkbuster 扭力沖擊器的外觀The appearance of the torkbuster torsion impact gene
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE927

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2532026