液动冲击旋转钻井技术

结构与特点
在常规钻井马达（螺杆钻具）的基础上加以改进， 形成了钻井冲击马达，由于常规马达已经成熟，所 以我们的改进成功率也是很高的。 在原螺杆钻具的基础上，把传动轴的推力轴承组改 造成冲击加旋转的特种轴承，即把球轴承改造成椭 球轴承，椭球在滚动时就产生高低运动，这样就形 成旋转冲击作用。
运动原理
闭活塞之泄水孔，造成憋压，推动冲锤下行，冲锤打击铁砧，将冲 击力传递给钻头。活塞带动冲锤完成冲击铁砧之后，在喷嘴射吸力
和辅助弹簧的作用下，返回上死点，滑阀再次关闭活塞流道，重复
以上做功过程。
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4. 液动冲击钻特点
1、它要求的钻压很小，小于使钻柱失稳弯曲的临界钻压，从而消除
了因钻柱弯曲而引起的井斜。
射吸式冲击器
射流式冲击器 气动冲击器
机械式冲击器
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我 们 的 设 计
大 庆 油 田 的 设 计
气动冲击钻及空气钻井循环系统
空气锤
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3. 液动冲击钻结构
喷 嘴 滑 阀 活 塞 外 筒 冲 锤 弹 簧 铁 砧
工作过程：
石油大学的设计
喷嘴射流产生的射吸力使冲锤、滑阀复位到达上死点；滑阀关
2、由于钻压很小，且由于其破岩方式改变为以轴向冲击破岩为主， 钻头与地层相互作用而在钻头上产生的侧向力将大大减小，从而起到进一 步防止井斜的作用（顿钻钻井井眼很直就是一例）。特别有利于高陡构造 和地层倾角大的易井斜地层防斜打直。 3、对于硬质地层，用常规方式钻井，其机械钻速往往很低。而回转 冲击钻主要是冲击破岩，由于其高频大冲击功的冲击作用，将大大提高破 岩效率（常见的冲击回转型手电钻比单纯回转手电钻钻眼效果好就是一个 极好的实例）。
液动冲击旋转
钻井技术
旋转冲击钻具的提速效果
一、传统旋冲工具介绍（轴向冲击）
1. 液动冲击钻作用原理
在常规钻柱钻头上接一个专用冲击器（约2米长）。它
是以循环的钻井液为动力，驱动一重锤上下振动，产生轴向
冲击载荷；冲击载荷直接作用于钻头并通过钻头将冲击能量 传递给井底岩石，其在井底岩石中产生的冲击力可达几吨到
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4.
液动冲击钻特点
4、冲击器在结构上可将现在的连续射流变成高压聚能脉冲射流，射流
动压力大大提高，比相同条件下连续射流的动能大好多倍，有利于消除岩 屑压持效应，改善喷射钻井效果，提高钻井速度。 5、可解决水平井水平段和大位移井钻井中难以施加钻压的问题，因为 冲击回转钻在水平井段的钻进中所需的轴向破岩载荷主要是由自身的冲击 作用产生，而不是完全依靠钻柱自重产生的钻压。
序号 尺寸规格(直径×长 用 于 井 眼 钻压kN 度)mm （in） 130×120 (6TAFK-1) 6 15~75 转 速 排量L/s r/min 80~300 15~25
1
2
196×140 (8TAFK-1)
8 1/2
21~106
80~300
25~35
3
220×150 (9TAFK-1)
9 5/8
24~120
80~300
35~45
4
280×160 (12TAFK-1)
12 1/4
30~150
80~300
45~54
5
310×180 (17TAFK-1)
17 1/2
44~220
80~300
55~65
三.冲击马达----终极提速工具
我公司最新研制的冲击螺杆钻具，是目前国内外我们独 家拥有的产品，具有先进的设计理念和设计思想，使常规螺 杆钻具赋予了更强大的能力，成为世界上最好的旋冲钻具。 如前所示，目前各种形式的旋冲钻具有很多，使用效果很明 显，只是使用寿命一直没有突破，严重影响了旋冲钻具的推 广应用。我们的冲击螺杆钻具就解决了使用寿命问题，在钻 井条件不变的情况下，具有使用寿命长，机械钻速高（比常 规钻具提高机械钻速40%左右），还可以解决大位移井钻井 过程中，钻具加压困难的问题，防斜效果也比常规螺杆钻具 好得多，并且可以提高钻头使用寿命等特点。
几十吨（可调），冲击频率可达80Hz以上（可调），这种冲
击载荷远远超过了岩石的破碎强度；加上回转产生的剪切岩 石的作用，破碎岩石的效果显著提高。我国原地矿部德州研 究所很早就研究该产品，做了很多的试验，有好多论文。 2
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2. 冲击器的分类
液动冲击器：阀式正作用冲击器
阀式反用冲击器
阀式双作用冲击器（含活阀 式和节流式）
普通钻进
增加重量
产生的扭矩 存于钻wk.baidu.com内
扭矩释放
2.另一种扭 力冲击器
3、我们改进的冲击扭力器
——双作用旋冲钻具(TAFK-1)
该工具使用牙轮和PDC钻头都可以提高机械钻速。消除了这些 对钻井有危害的井下振动， 粘-滑、弹跳及回转，真正的将 PDC 钻头 以剪切作用为破岩目的加以优化实现。 规格及参数(用于PDC钻头 两种规格尺寸一样)：
优势
减少了钻柱的扭力振动 改善了钻头稳定性并延长了寿命 减少了钻柱组件疲劳 为剪切岩石提供附加能量 可以在硬地层中钻进 取代牙轮钻头 增强了定向总成的控制 减少反应扭矩 TorkBuster® -内部工作方式 产生扭力冲击 冲击产生的能量破碎齿前方 的地层 使齿可以进行深度切入 液压锤冲击例子1000次冲 击/分钟
6、现代常规钻井设备即可满足冲击旋转钻井工艺要求。
7、为SWD或井间地震技术的实现提供了频率可控井下震源。
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5.
液动冲击钻用途
提高钻速， 有效防斜， 辅助加压， 新型震源。
该技术在石油钻井中的研究和使用无疑是十分有益的。
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二.新技术
1、扭力冲击器（周向冲击）
加拿大最近在中国一个用的扭力冲 击器，百斯特公司的扭力冲击器， 注册TorkBuster® 。主要是使用PDC 钻头钻硬岩层，二 为了更好的定向 控制，扭矩不变。 将扭力直接作用到钻头上，大幅度 提供钻头功率。 彻底减少了粘滑运动并极好地改善 了机械钻速以及延长了钻头寿命。
我们在常规螺杆钻具的基础上研制的冲击螺杆钻具，每分 钟具有1000~1500次的冲击频率，可以使用常规钻头，钻头 牙齿寿命提高20%以上。 直径规格与其他参数与常规螺杆钻具相同，长度比常规螺 杆钻具稍长（1米多）。 用我们在墙壁上打孔的冲击锤（电锤），就可以再次证明 旋转冲击（旋冲）钻具是有很好地提速效果的。 冲击马达使用约束条件少，只要满足常规螺杆钻具的要求 即可。 比任何旋冲钻具使用寿命都长。 比任何旋冲钻具的转速高，冲击频率高，所以提速效果更 好。 冲击力大，冲击力与钻压成正比，因此使用钻压要小（比 常规马达钻井的钻压小20~30%。