扭力冲击器工作原理及特点

扭力冲击发生器工作原理及技术简介

1.扭力冲击器工作机理

在井下，PDC钻头的运动是极其无序的，包括横向、纵向和扭向的振动及这几种振动的组合。井下振动会损坏单个PDC切削齿,导致钻头寿命降低，引起扭矩波动干扰定向控制和随钻测井（LWD）信号，以及产生不规则井眼降低井身质量。

扭力冲击器扭力冲击发生器配合PDC钻头一起使用，其破岩机理是以冲击破碎为主，并加以旋转剪切岩层，主要作用是在保证井身质量的同时提高机械钻速。扭力冲击器消除了井下钻头运动时可能出现的一种或多种振动（横向、纵向和扭向）的现象，使整个钻柱的扭矩保持稳定和平衡，巧妙地将泥浆的流体能量转换成扭向的、高频的、均匀稳定的机械冲击能量并直接传递给PDC钻头，使钻头和井底始终保持连续性。

由扭力冲击器提供的额外的扭向冲击力完全改变了PDC钻头的运作，其每分钟750-1500次高频稳定的冲击力，相当于每分钟750-1500次切削地层，这就使钻头不需要等待扭力积蓄足够的能量就可以切削地层。这时候PDC钻头上有两个力在切削地层，一个是转盘提供的扭力，一个是扭力冲击器提供的力——并直接给到钻头本身（对钻杆并不产生任何作用和改变整个冲击能量的荷载，只作用在钻头体本身上）。这时侯钻杆的扭矩基本是稳定的，钻杆传达的扭矩可以完全用于切削地层，而不会浪费。

粘滑现象——成本浪费严重

正常钻进

（这种理想化的状态是不存在的，井下运动是极其无序的）

当钻头刚吃入地

层，扭力不足，钻头

暂时停顿

钻头不动，而转盘在旋

转，那么扭矩的能量就

积蓄在整个钻杆上，钻

杆处于扭曲状态

当钻柱上的扭力应力

突然释放后，钻头突

然加速

PDC钻头与

TorkBuster配合

使用后，极大地提

高了机械钻速，很

好地将这种粘滑现

象大大的消除，延

长钻头及其他钻具

的寿命。

钻头转速突然加快，

造成钻头损坏

2.扭力冲击器技术特点

（1）扭力冲击器“扭力牛仔”钢体外壳和钻头套筒独特的倒扣交错式连接牢固可靠。扭力冲击器扭力冲击发生器外部物理尺寸紧凑，内部机械结构合理，泥浆流道通畅，无任何橡胶件，无任何电子元器件。另外，即使扭力冲击器扭力冲击器失效，它也只是相当于一个钻头短节和PDC钻头一起继续旋转并不影响继续钻进，并不需要对此进行起下钻，但性能相当于又回到之前不用扭力冲击器冲击器的状态中，这时的机械钻速会降低，但没有任何其他风险。

（2）使用扭力冲击器扭力冲击发生器，会大大增加机械钻速和钻井导向性，使PDC更有效地剪切破碎地层。

（3）泥浆流量和流速越大，扭力冲击器扭力冲击发生器产生的冲击能量也越大，对钻头产生的机械钻速以及冲击的频率也越高。

（4）扭力冲击器扭力冲击发生器由于是从扭向上产生的稳定均匀的高频冲击，所以只适用于金刚石钻头。产生的所谓振动或冲击，不会对PDC钻头的金刚石覆合片产生损坏，反而会延长PDC钻头寿命，同时也减弱其他钻具的疲劳强度，延长其他钻具的寿命。