射吸式液动冲击钻井工具

作者: 时间:2015-01-28 点击数:

射吸式液动冲击钻井工具

射吸式液动冲击钻井工具是一种用于石油、天然气钻探用的冲击回转钻岩工具。其工作原理主要是利用压力液流流过喷嘴时的卷吸作用和阀控液压随动系统的压力与 位移综合的反馈关系,使阀与活塞的上下腔产生交变压差,推动活塞往复运动,以冲击和振动两种方式输出能量。适于石油、地质、水文等行业的生产和科研单位及 工程施工使用。射吸式液动冲击钻井工具是一种用于石、天然气钻探用的冲击回转钻岩工具。

目前石油、天然气钻探,主要是利用回转式钻井工具进行回转式钻进。但钻井速度低、容易偏斜、钻寿命短、硬地层难钻进等。射吸式液动冲击钻井工具为钻井用冲 击工具。在回转式钻井工具的基础上,采用此冲击工具后,可实现冲击回转钻井。即利用本冲击工具以一定频率冲击钻头使其吃入岩石,再辅以回转钻削,进行复合 破岩钻进。

射吸式液动冲击钻井工具主要由喷嘴、阀、活塞、冲锤、砧子、外管等组成。

其工作原理主要是利用压力液流流过喷嘴时的卷吸作用和阀控液压随动系统的压力与位移综合的反馈关系,使阀与活塞的上下腔产生交变压差,推动活塞往复运动,以冲击和振动两种方式输出能量。

具体实现过程如下:

工作前,将射吸式液动冲击钻井工具的上接头与钻机钻铤连接,下接头与钻头连接。钻井时,高压钻井液经钻铤内孔流入上接头内孔,驱动冲击工具工作。工作过程从回程开始,冲程结束。

(1)回程

启动前冲击工具的阀与活塞均处于行程下限,液流通道畅通,启动时,工作液从喷嘴射出,高速射流的卷吸作用将活塞上腔介质抽往下腔,上腔迅速降压;进入下腔 的液流由于通道扩大,流速减慢和冲击工具排水段节流环上的节流孔的增压作用,使活塞下腔压力升高;上下腔形成压差,使位于行程下限的阀与活塞同时上行。于 是回程开始。由于阀的质量较活塞小很多,运动速度快,先抵达行程上限,随后活塞也抵达行程上限,至此,回程结束。

(2)冲程

当活塞上升到上限时,与活塞连成一体的冲锤之顶部锥体(主阀体)与冲锤顶部的主阀座闭合(阀门闭合),高速液流被迅速阻断而产生水击,上腔压力猛增;同 时,下腔由于液流补给阻断,原有液体因惯性继续向下流动,压力急剧下降。即在上腔产生正水击的同时,下腔产生一次负水击。上下腔压力差推动活塞及阀一起向 下运动,阀门逐渐打开,直至冲击砧子,阀门全部打开,液流畅通,阀与活塞又进入下一循环的回程。周而复始实现连续冲击配合以钻头的旋转,实现边冲击边回转 的复合破岩钻进。

此冲击钻井工具所使用的驱动动力介质为液体介质,可为泥浆、水等,能利用井场现有条件,方便使用。

使用本冲击钻井工具后,可提高钻进速度,提高坚硬岩层的穿透率,减少钻压、降低钻具旋转速度,有利提高钻井准确性等。

本冲击工具结构简单、耐用、可靠、成本低。已经室内试验,以验证:原理正确、结构合理、性能达到要求。

本射吸式液动冲击钻井工具适于石油、地质、水文等行业的生产和科研单位及工程施工使用。

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