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旋冲钻井技术 报告人 ：曾 胜 班级：09级机自5班 旋冲钻井破岩特点 2 射流式冲击器 3 概 述 1 旋冲钻具的设计原则 4 意见和建议 5 旋冲钻井是在常规钻井的基础上加装冲击钻具，在旋转破岩的同时对钻头施加一个高频冲击力，从而实现旋转与冲击联合破岩的钻井技术。 一、 概 述 基于冲击钻井的破岩机理和技术特点，自诞生以来，其发展速度极快，在矿山、石油钻井、地质勘探等诸多领域都得到了广泛的应用。冲击器是冲击钻井的关键设备，其种类繁多，按其作用方式可分为夜动式、气动式、机械式、电动式等。 在我们石油钻机领域用得最多的是气动式和夜动式两种。 ①钻头工作刃接触井底时，先把井底凸起部分压碎而整平井底。 ②钻头工作刃作用力逐渐增加，工作刃接触处产生弹性变形。 ③钻头工作刃作用力继续增加，钻头工作刃下面的岩石，开始 出现破碎，工作刃吃入岩石且周围岩石内形成放射性的裂纹。 ④随着钻头工作刃的挤入，已经产生裂纹的岩石被压碎，形成 许多贝壳状的碎块。 ⑤随着钻头工作刃继续吃入，工作刃周围的碎屑被崩排出来，形成一个破碎坑，工作刃的作用力随之降低下来。 ⑥一次冲击作用完成后，又进行下一次冲击。 旋冲钻井破岩机理 1、旋冲钻井定义及破岩效果 旋冲钻井技术是在旋转钻井的基础上，再增加一个由冲击器产生的高频冲击作用，使钻头承受周期性的冲击载荷。旋冲钻井由冲击载荷与静压旋转联合作用破碎岩石。在硬地层中钻进，提高机械钻速显著。 旋冲钻井与旋转钻井钻速对比图 旋冲钻井技术应用于硬脆性地层，平均机械钻速提高30%。 2、常用冲击器的类型 一、概 述 序号 分类方式 类型 适用条件 1 动力方式 气动冲击器 受地层和设备限制 2 液动冲击器 不受地层和设备限制 3 气液混合 受地层和设备限制 4 油压冲击器 工厂车间 5 电动冲击器 地面工作 6 结 构 阀式正、反、双作用 多用于浅井（3000m） 7 射吸式 适于小口径 8 射流式 不受井深限制 ◆旋转钻进牙轮钻头破岩特点 牙轮钻头的牙齿在钻压的作用下吃入岩石，将岩石压碎；由于钻头旋转，牙齿与岩石接触时具有一定的速度，且牙齿的单、双齿交替着地引起钻具重心上下运动，形成了牙齿对井底的冲击作用；若牙轮在井底滚动的同时还产生相对井底的滑动，则牙齿尚有剪切作用。 ◆旋冲钻井钻具组合 钻头（牙轮）+ 冲击器 + 钻铤 + 钻杆 + 方钻杆 二、旋冲钻井破岩特点 ● 能够有效提高硬地层钻进速度。 ● 能够有效地防止复杂地层钻井中的井斜问题，提高井身质量。 ● 能够减缓钻头磨损，延长钻头寿命，减少钻具损坏，降低钻井成本。 ● 能解决水平井及大位移难加钻压问题。 ◆旋冲钻井具有以下优点： 三、射流式冲击器的结构 及工作原理 液动射流式冲击器的结构如图所示。钻井液通过射流元件2的喷嘴出井产生附壁作用，如先附壁于C侧，钻井液由C通道进入缸体3的上腔，活塞受向下的力，当活塞到达缸体下死点时，停止运行，缸体上腔压力瞬间增高，讯号反馈至D通道（控制孔），促使射流由C通道切换到E通道，钻井液经E进入缸体下腔，推动活活塞向上运动，当活塞运行至上死点时，缸体上腔压力瞬间增高，讯号反馈至F通道（控制孔），促使射流由E通道切换到C通道，钻井液经E进入缸体下腔，推动活活塞向下运动，与活塞连接的冲锤5便冲击砧子，砧子通过八方套8与下接头9连接，完成一次冲击。 推动活活塞向下运动，与活塞连接的冲锤5便冲击砧子，砧子通过八方套8与下接头9连接，完成一次冲击。当活塞向上运行时，上腔流体由C通道进入B通道，（放空孔），当活塞向下运行时，下腔钻井液由E通道流入B通道，再经与放空孔连通的水道、外筒的腔体、砧子内的通道流经钻头冲洗孔底后由环空返回地面。扭矩通过冲击器八方套传递给砧子和钻头，如此往复，实现旋冲钻井。 旋转钻井的主要工具是液动冲击器，是一种以钻井液为动力，往复向钻头提供冲击力的工具： ●该钻具无论在何种情况下不影响钻井液的正常循环。 ●在钻井液循环的情况下，钻头承受钻压后能自动动作。 ●冲击器适合满足井眼条件要求的钻井液流量； ●可通过钻井液流量调节冲击器性能 ●结构简单、起动方便、工作稳定、性能可靠等特点。 四、旋冲钻具的设计原则 六、意见和想法 总的来说现有的冲击钻井工具寿命比较短，较其原因主要是其结构复杂，易损件较多。如夜动冲击器的弹簧、滑阀、换向机构等极易损坏，同时由于其结构发杂，加工难度较大，生产制造成本较高。 想法 ：可以设计一种电磁式的冲击器，其原理类似我们的电铃。 * *