冲击频率可调的钻井提速工具结构设计与试验

作     者：田雨 张昕 张鹏翔 孙耀宁 许晨星 宋西岩 Tian Yu;Zhang Xin;Zhang Pengxiang;Sun Yaoning;Xu Chenxing;Song Xiyan

作者机构：新疆大学机械工程学院 中国石油集团西部钻探工程有限公司工程技术研究院 中国石油集团西部钻探工程有限公司吐哈钻井公司 

基　　金：中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目“海陆过渡相页岩气勘探开发关键技术研究”(2021DJ2003) 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2024年第52卷第2期

页      码：36-43页

摘      要：二叠系以下岩石可钻性差,机械钻速低,单一冲击频率的钻井工具无法满足不同地层的提速需求。为此,研制出一种频率可调的钻井提速工具。该工具以钻井液作为动力源来实现冲击功能,可以通过改变工具下心轴对称孔的数量改变工具的冲击频率。基于工具的结构特点和工作原理,确定了冲锤碰撞过程中产生的冲击力,建立了单齿破岩仿真模型,进行动力学仿真分析。仿真分析结果表明:随着冲击频率的增加,机械钻速与岩石内部最大主应力整体呈上升趋势,但超过一定的冲击频率时,机械钻速与岩石内部主应力将会下降;在花岗岩等硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为18 Hz;在砂岩等中硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为16 Hz。现场试验验证了工具原理的正确性,使用该工具在硬地层与中硬地层钻进中,与邻井相比机械钻速分别提高103.2%和27.0%。所得结论可为频率可调的钻井提速工具的进一步优化及现场应用提供参考。

主 题 词：机械钻速 冲击频率 PDC单齿 设计参数 现场应用 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 08[工学] 

D　O　I：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2024.02.006

馆 藏 号：203126047...