摘要：本文利用特征函数的方法 ,得到了满足混合边界条件下正交各向异性厚壁圆筒在扭转冲击作用下的动态剪应力的解析表达式。在实例计算中 ,求解了正交各向异性厚壁圆筒在不同的扭转载荷作用下 。

摘要：高频扭转冲击钻井作为一种新兴钻井技术,由于其在硬地层钻进中具有显著的提速效果以及能够较好抑制黏滑振动的发生而得到极大关注。但由于对其破岩机理以及提速机理认识不够清楚,使得高频扭转冲击钻井技术在推广应用时尚未发挥其最佳性能。基于有限元法建立了单齿扭转冲击切削岩石的拟三维数值仿真模型,研究了扭转冲击作用下钻齿切削岩石过程中的裂纹扩展、岩屑形成、损伤演化以及破岩比功等问题。研究结果表明:扭转冲击切削作用下岩石相比常规切削更易发生脆性破碎(体积破碎)形成大块岩屑;扭转冲击切削作用下的破岩比功要明显小于常规切削,且岩石单元从损伤萌生到刚度完全退化的时间同样要小于常规切削作用;在软地层中扭转冲击切削几乎没有提速效果。研究结果可为扭转冲击器及钻头设计、钻井参数优选提供依据。

摘要：扭转冲击钻井工具是近年来应用较为广泛的提速工具,它可以有效地消除PDC钻头的黏滑振动现象,提高深部地层的机械钻速。在分析工具结构与工作原理的基础上,文中建立了摆锤、换向器的运动数学模型,研究了摆锤、换向器的运动特性,并对工具的冲击性能参数随钻井液排量和节流喷嘴直径的变化规律进行了计算。结果表明:摆锤和换向器在不同阶段的运动均为非线性的;工具的冲击功和冲击频率随钻井液排量的增加而增大,随节流喷嘴直径的增大而减小。研究结果对于扭转冲击钻井工具的设计与应用具有重要的借鉴意义。

摘要：为抑制PDC钻头钻进硬地层时的粘滑振动,设计了一种可以为PDC钻头提供周向冲击载荷的脉动式扭转冲击钻井工具,并在介绍其结构设计和分析其工作原理的基础上,建立了计算其周向扭矩、直井工况下冲击功的数学模型,通过算例分析了其工作特性。分析结果表明:脉动式扭转冲击钻井工具的周向扭矩随排量增大而增大,随节流喷嘴直径增大而减小;在直井中的冲击功随钻柱扭矩和扭转角度增加而增大,随钻压增大而减小。脉动式扭转冲击钻井工具样机性能室内测试结果表明,该钻井工具能实现高频扭转冲击,且其工作频率、周向腔体压差和周向扭矩均随排量增大而增大。研究和测试结果表明,脉动式扭转冲击钻井工具的结构设计合理,能够为PDC钻头提供周期性扭转冲击载荷,抑制PDC钻头的粘滑振动。

摘要：为了减轻硬地层PDC钻头的黏滑振动,实现提速增效,研制了一种新型旋转配流式扭转冲击钻具。基于工具结构与工作原理的分析,建立了摆锤运动数学模型,研究了摆锤的运动规律,分析了水力参数和结构参数对其冲击性能的影响,并通过室内实验验证了工具结构的可行性。结果表明,摆锤在不同的阶段均做非线性加速运动,摆锤冲击功、冲击功率均与钻井液排量和摆锤转动惯量呈正相关,而摆锤固有冲击频率与钻井液排量呈正相关,与摆锤转动惯量呈负相关。研究结果为工具的结构优化和推广应用提供了理论支撑。

摘要：依据某178型扭转冲击器的工作原理与设计结构建立流体力学理论计算模型,通过流体力学软件进行数值模拟计算,得到其井下工作时的流场各项数据。分析扭转冲击器流场,描述其内部旋转机构的受力与运动特性,获得工具运动学与动力学的运动规律,合理确定流道结构尺寸,为进一步指导扭冲工具的优化设计与制造、丰富完善扭冲钻井提速技术奠定基础。

摘要：高频扭转冲击钻井技术在深部硬地层中的运用效果显著,提高了地层机械钻速,改善了PDC钻头的受力状态。文中通过建立高频扭转冲击PDC切削齿瞬间碰撞破岩模型,运用工程软件,进行了切削齿破岩瞬间碰撞动态模拟研究,得出了冲击频率对切削齿受力环境和破岩效果的影响规律。结果表明:高频扭转冲击钻井存在最优冲击频率,能有效改善切削齿受力环境,减轻切削齿交变应力,即切向力峰值降低,均值增加;切削齿垂向位移、岩石破碎体积和破碎比功在最优冲击频率时能有效提高破岩效率,提高机械钻速。研究结果可为高频扭转冲击钻井设计的参数优化提供依据。

摘要：通过理论分析并根据现场资料计算,对影响高频扭转冲击破岩效果的4个参数进行了分析评价。结果表明:扭转冲击破岩冲击能量应该保持在岩石临界冲击能量附近,可获得理想的破岩效果;扭转冲击破岩效率比旋转剪切破岩效率更高,能大幅提高机械钻速。可为扭转冲力钻井工具及与之匹配的PDC钻头设计提供参考。

摘要：研究扭转冲击破岩机理并进行仿真分析,借鉴国内外已有类似工具功能与结构形式,设计扭转冲击工具的工作原理和详细结构,实现了液动锤往复的摆动来形成双向高频扭转冲击。通过工具性能参数测试,表明所设计的扭转冲击工具满足现场应用要求。

摘要：常规冲击器采用的水力脉冲方法存在的冲蚀问题对冲击器的工作寿命影响较大。为此,提出一种机械举升及碟簧蓄能冲击方法并设计了一种机械式复合冲击器,通过实例模型验证了机构的可行性,在此基础上采用理论计算与数值分析相结合的方法对其压缩蓄能、扭冲、轴冲特性展开分析。研究结果表明:在10~100 MPa轴向压缩下,数量为11的碟簧组其总变形量增长率是数量为5的碟簧组变形量的约2.66倍,但其等效应力曲线特性相近;扭冲特性与径向冲击力成正比,下轴体端面总速度和总变形量与冲击力均呈线性相关,4对扭转冲击力作用的端面总速度约是2对的2.54倍;摆线轨迹线的举升座在30 r/min的运动状态下,12 mm冲程的最大冲击速度为0.2 m/s,最大冲击加速度为5.6 m/s^(2),为防止冲击过程接触应力过大需合理选择冲程大小,可通过增加扭冲对数、提高组合碟簧数量来增强冲击特性。研究结果可为复合冲击器的设计选型提供理论支撑。