脉冲射流式液动冲击工具的研制及现场应用

摘要：

目前, 对于水力脉冲射流的研究主要集中在脉冲流场及其作用效果等方面, 而在液动冲击与脉冲射流协同破岩方面则还是空白.为此, 基于脉冲射流相关理论, 将液动冲击提速与脉冲射流协同破岩有效结合起来, 分析其工作原理与实现条件, 研制了脉冲射流式液动冲击钻井工具, 并通过室内试验和现场实验验证了该工具的破岩能力.结果表明: (1) 冲击体质量小于60 kg时, 该工具能够运行; (2) 液动冲击与脉冲射流协同作用下的钻具组合破岩能力明显优于其他钻具组合的破岩能力, 在水平钻进过程中, 其提速效果更明显; (3) 冲击效果由冲击体的质量和冲击频率决定, 质量为30 kg的冲击体的冲击效果更好; (4) 脉冲射流越大, 其破岩能力越强, 减小工具喷嘴的直径能够增大脉冲射流; (5) 液动冲击对高硬度岩石的破碎具有更明显的加速效果, 对于胶结程度较差的岩石, 通过增大脉冲射流, 可更大幅度地提高破岩速度.现场应用效果表明, 液动冲击与脉冲射流协同作用下的钻具组合的机械钻速为2.52 m/h, 较之于常规钻具组合, 该工具平均提速可达72.5％.结论认为, 该工具为解决深井与水平井钻进速度慢、压持效应明显与岩屑清理困难等问题提供了新的思路.

关键词：液动冲击、脉冲射流、协同破岩、钻井工具、实验室试验、现场实验、破岩能力、钻井提速

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资助基金：国家科技重大专项子课题"高频低幅扭转冲击器及配套工艺技术"2016ZX05020-002;国家科技重大专项"钻井工程一体化软件"2016ZX05020-006

在线出版日期：2018-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：87-93