設(shè)計了一種基于井下動力驅(qū)動的旋沖鉆井工具,實現(xiàn)兩種破巖機理相結(jié)合,提高整體破巖效果。采用螺桿或渦輪鉆具作為旋轉(zhuǎn)動力源,利用由一對空間凸輪機構(gòu)組成的沖擊發(fā)生機構(gòu)帶動上凸輪及其他從動件上行,下行的過程中,從動件沖擊下凸輪,下凸輪將沖擊能傳遞給鉆頭,實現(xiàn)對巖石的體積破碎。利用Solidworks Premium 2012軟件計算了空間凸輪機構(gòu)在不同載荷作用下的應(yīng)力分布情況,上凸輪和下凸輪在承受最大設(shè)計載荷時的安全系數(shù)分別為3.69和2.36,均大于需用安全系數(shù),設(shè)計安全可靠。工具沖擊性能測試得到了沖擊力、沖擊頻率與鉆壓、排量之前的關(guān)系,試驗結(jié)果表明,其動力特性參數(shù)滿足現(xiàn)場復(fù)合鉆進工況要求。進行了現(xiàn)場試驗,該工具具有較好的提速效果,同比提速40%以上。

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圖1旋沖鉆井工具結(jié)構(gòu)示意圖

設(shè)計了基于井下動力驅(qū)動的旋沖鉆井工具,基本工作原理為,利用一對嚙合凸輪為核心部件的沖擊發(fā)生機構(gòu)產(chǎn)生高頻軸向沖擊和振動,實現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的同時對鉆頭施加高頻沖擊,使復(fù)合雙驅(qū)鉆進技術(shù)與沖擊鉆進技術(shù)相結(jié)合,提速效果明顯。工具的下端為沖擊發(fā)生機構(gòu)、防掉機構(gòu)和能量傳遞機構(gòu),上端的動聯(lián)接機構(gòu)直接....

圖2嚙合凸輪三

2.1空間凸輪網(wǎng)格的劃分在對機構(gòu)進行強度設(shè)計、運動分析[12]時,都需要利用Solidworks或CreoParametric2.0軟件對嚙合棘輪進行建模、網(wǎng)格劃分、應(yīng)力計算和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,嚙合凸輪的有限元模型見圖2。網(wǎng)格數(shù)量的多少會對計算結(jié)果的精度和規(guī)模大小產(chǎn)生影響。因此,采....

圖3上凸輪應(yīng)力云圖(F1=F2=100kN)

圖3和圖4分別是上凸輪的應(yīng)力和應(yīng)變云圖。圖4上凸輪應(yīng)變云圖(F1=F2=100kN)

圖4上凸輪應(yīng)變云圖(F1=F2=100kN)

圖3上凸輪應(yīng)力云圖(F1=F2=100kN)計算結(jié)果表明,上凸輪采用合金鋼模擬,承受最大設(shè)計載荷時,應(yīng)力分布均勻,花鍵底端所受的壓應(yīng)力最小,應(yīng)力應(yīng)變最大值發(fā)生在凸輪齒的根部,最大應(yīng)變是0.071mm,最大應(yīng)力為168.153MPa,小于材料的屈服強度620.422MPa....

本文編號：3916020