新型重力式冲击器工作原理与设计的研究

旋转冲击钻进技术能够有效解决硬岩地层钻进困难的问题,冲击器是旋转冲击钻进技术的关键设备。针对目前的液动式冲击器在使用过程中存在的各种问题,研究了将钻杆的回转运动转换为冲锤在竖直方向上往复运动的新型重力式冲击器。对新型重力式冲击器的工作机理、关键零部件的设计和重要性能参数进行了详细论述,并介绍了对其相关的使用和维护。新型重力式冲击器结构简单、对复杂环境适应性强,并且克服了液动式冲击器因易损元件破坏而导致冲击器失效的问题,具有广泛的推广应用前景。      

液动冲击器结构和性能参数的分析

冲击回转钻进技术包括冲击器的设计、钻头、钻探设备和附属工具的选择,以及钻进工艺的确定等等,而冲击器是其关键。那么在实际工作中究竟应该怎样设计和评价一个冲击器?冲击器的主要性能参数有哪些?应该如何确定呢?下面我们将根据几年来研制工作的体会和有关文献资料,对上述内容作一简要介绍,供有关技术人员参考。      

液动射流式冲击器性能参数影响规律的研究

本文根据计算与模拟实验资料,分析了液动射流式冲击器的泵量、泵压、冲锤质量、冲击行程等,对冲击器性能参数的影响规律、电算模拟数据绘制了相应的影响规律曲线,其结果与室内模拟实验的结果吻合,为冲击器的设计与使用提供了依据。      

页岩气钻井用机械式螺杆冲击器结构设计与应用

为突破深层页岩气钻井过程中遇到的难钻地层提速提效瓶颈,本文引入旋冲破岩理念,将螺杆钻具和轴向冲击器的功能机构进行融合,研制了可实现旋转切削+轴向冲击双作用的机械式螺杆冲击器。通过对机械式螺杆冲击器进行结构设计和原理分析,明确了其工作特点;通过对凸轮机构和冲击执行机构进行强度校核,明晰了其结构强度可以满足使用要求。将机械式螺杆冲击器应用于西南页岩气工区现场2口井,结果表明,与常规螺杆钻具相比,机械式螺杆冲击器在2口井的机械钻速分别提高了20.4%和24.4%,说明其具有进一步推广应用的价值。     

新型电磁式孔底冲击器工作机理研究

冲击回转钻进是一种提高硬岩钻探效率的有效方法,实现冲击回转钻进的关键设备是冲击器。针对现有液动、风动冲击器在应用中存在的不足,提出了利用可充电电池组为动力的新型电磁式孔底冲击器的设计思路。详细介绍了新型电磁式孔底冲击器的结构和工作原理,对冲击器的控制系统、电磁驱动部分及电池组供电方案等关键设计技术进行了阐述。研究表明,新型电磁式孔底冲击器能够克服液动、风动冲击器的众多不足、优点显著,具有广泛的推广应用前景。     

液动冲击器的性能分析

根据我们研制工作中的体会和有关文献资料介绍，对几种主要型式的液动冲击器测试结果进行初步分析对比，供参考。一、液动冲击器性能参数的测定冲击器各种性能参数的正确测定，对于研究和改进冲击器结构设计，提高冲击器的性能，对冲击器的应用以及研究冲锤和阀的运动规律等，可提供出有效的数据。测定冲击功多通过测定冲锤冲击时的速度（即末     

泥浆压力脉冲在孔底电动冲击器中的应用

对于冲击钻进而言,当钻进不同岩层时冲击器工作状态也需相应调整,由于冲击器位于地下,因此不能通过传统的有线或无线方式直接从地表发送控制命令。研究了以泥浆为载体,通过对泥浆压力脉冲进行编码来实现地表控制命令的发送,进而实现孔底电动冲击器的地表遥控。地表通过泥浆泵的开合向钻孔内发送一定编码的泥浆压力脉冲,冲击器控制系统对泥浆压力脉冲进行检测和解析从而获得地表的控制命令,然后控制冲击器完成不同的动作,从而很好地实现了孔底电动冲击器的泥浆压力脉冲遥控和电动冲击器功率模块的控制。     

新型钢球冲击器及其试验效果

从固体力学理论着手,利用岩石变形时的应力计算公式,分析讨论了“冲击回转”钻进的破岩机理;介绍了中俄合作开发的“新型钢球冲击器”的结构及工作原理。通过对室内及野外实验数据的分析,获得了该冲击器的各种参数关系。实践表明,采用普通硬质合金(或金刚石)钻头加钢球冲击器进行冲击回转钻进,可明显提高机械钻速,降低成本。      

WH冲击器性能微机测试系统的应用与结果分析

冲击回转钻探是一项先进的钻探技术,得到了广泛的推广应用。随着这一技术的不断发展,对各种冲击器的技术性能进行科学地检测具有十分重要的意义。WH冲击器性能微机测试系统利用微电脑等先进技术能精确地完成冲击器多项性能参数的动态测量;为研究、设计、改进和使用冲击器提供了大量的数据和信息,取得良好的技术经济效果,是一套理想的测试装置。本文着重介绍了该系统的测试功能以及对测试结果进行了基本的分析。     

YGQ—89／43型双作用冲击器微机电算分析

通过微机模拟仿真电算，分析ＹＧＱ－８９／４３型冲击器结构参数的变化对冲击器性能的影响规律，从而找出调节冲击器性能的有效方法，指导设计和生产使用。     

孔底电动冲击回转钻具的研制

为克服传统液动、气动冲击器的缺陷,依据直线电机原理,研制了孔底电动冲击回转钻具。该钻具包括孔底电动冲击器、电机驱动器、动力电池3部分。电机驱动器负责接受地表指令并控制孔底电动冲击器的冲击频率和冲击功,从而实现在不提钻的情况下适应不同地层对冲击功和冲击频率的要求。实验表明,该钻具效率高,性能可靠,调节方便。      

节水型液动冲击器及风动钢球冲击器研究

中国许多地区严重缺水的现状及国家地质大调查战略的实施,使得如何快速、高效钻进干旱缺水地区大量遇到的软-中硬岩层成为当务之急。从分析干旱缺水地区节水型冲击器的设计思路出发,对两种新型节水冲击器-风动钢球冲击器和液动冲击器的结构设计、工作原理进行了研究。结果表明,这两种新型节水冲击器的应用不仅能够大量节约钻探过程中的用水量,而且能够大幅度提高钻探效率,在干旱缺水地区具有广泛推广应用前景。     

冲击器频率的声波测试法

介绍一种非接触式的冲击器频率测试方法 ,通过计算机声卡采集声音波形 ,对波形进行处理 ,计算出冲击器的冲击频率。     

DA110型冲击器的设计及性能参数测试

潜孔冲击器钻进是岩土钻掘工程中的一种高效钻进方法。针对潜孔冲击器钻进的特点,介绍了DA110型冲击器的几何结构设计、制造工艺及性能参数测试。     

液动冲击器与液压凿岩机的比较与启示

通过时液动冲击器与液压凿岩机的比较，提出了两点看法：（１）液压凿岩机的大液压小流量及高的能量利用系数，对液动冲击器的研制有借鉴作用；（２）水的液体弹簧性质对提高液动冲击器的工作性能具有重要作用。     

基于CFD的高能射流式液动冲击器活塞与缸体密封特性研究

通过计算流体动力学分析与实验室测试,对SC-86H型高能射流式液动冲击器活塞与缸体密封特性进行研究,分析了活塞密封段长度、环状间隙尺寸、活塞往复运动速度、角速度以及活塞外表面螺旋槽螺距与半径等参数对射流式冲击器前后腔之间泄漏量的影响。结果表明:活塞密封段长度、环状间隙尺寸、角速度以及活塞表面螺旋槽螺距均对射流式液动冲击器性能影响较小;活塞运动速度与泄漏量近似成正比例关系;随着活塞螺旋槽半径的增大,泄漏量会明显增大。活塞回程与冲程初期阶段,活塞运动速度较小,活塞处瞬时泄漏量占进入缸体前后腔流体流量的比例较大,使活塞无法快速加速运动,尤其是当活塞杆直径较大时,回程阶段泄漏量对活塞运动的影响更显著,导致冲击器工作性能大幅下降,甚至无法工作。     

差动式双作用液动冲击器冲锤动力学方程的研究和应用

为了优化差动式双作用液动冲击器结构,本文建立了该型冲击器的数值模拟程序,用于之后结构参数与输出性能的影响关系研究。基于流体连续性方程、水击现象、水垫阻力、伯努利方程、压力损失等理论,建立了阀锤系统在三个运动阶段的力学模型;以冲锤或活阀为受力分析对象,建立了阀锤系统在每个阶段的动力方程;基于有限差分原理,利用MATLAB GUI进行程序编写,建立了数值模拟程序,运用实验数据拟合修正后的数值模拟程序输出性能参数与该型液动冲击器在实际工况下的输出性能参数基本一致。通过对背压的研究,阐述了背压的组成;利用建立的程序探究了背压对差动式双作用液动冲击器输出性能的影响规律并分析了原因。     

风动冲击器活塞冲击末速度的有限元研究

风动冲击器活塞的冲击末速度决定了冲击器的工作性能。本文运用有限元分析软件ANSYS建立了活塞分析的有限元模型,对不同冲击末速度下活塞的应力应变进行了分析研究,得出活塞最大应力随冲击末速度增大而增大,但变化为非线性,设计和使用中应严格控制冲击末速度的结论。      

水压式凿岩破碎冲击器的研究

水压式凿岩破碎冲击器与液动冲击器的工作机理有着本质的区别,它有着很高的工作效率和能量转换率,凿岩速度大大高于气动潜孔锤,但这种水压冲击器不适合泥浆驱动。转阀式水压冲击器的配流不同于以往的配流方式,可能更适合泥浆介质驱动。     

新型CIR系列冲击器的研制与使用

了我国潜孔冲击器的发展过程和近几年研制和生产的几种新型的ＣＩＲ系列冲击器的特点和工作原理。通过新旧冲击器的试验和现场使用对比，ＣＩＲ系列冲击器的部件寿命、穿孔效率的有明显的提高。