SDDC型液动旋冲接头的设计理论研究

旋冲钻井技术是解决硬脆性地层机械钻速低、钻头使用寿命短的主要手段之一。在阐述旋冲钻井的主要工具——双作用液动旋冲接头结构及原理的基础上,提出了SDDC双作用液动旋冲接头的结构设计方案,并根据其工作性能及其内部活动件之间的匹配关系,推导出了旋冲接头性能参数、冲锤质量及寿命的计算模型,同时利用这些模型进行了178mmSDDC型双作用液动旋冲接头具体结构尺寸的计算。计算结果验证了上述理论模型的正确性。同时通过室内实验,确定出了冲程、上阀程、下阀程的匹配关系。试验表明,所研制的SDDC双作用液动旋冲接头具有工作平稳、启动灵活、冲击力大、使用寿命长等特点。

液动旋冲接头冲击功测试方法研究

液动旋冲接头性能参数是旋冲接头设计的主要依据之一,如何对液动旋冲接头的参数进行检测是非常重要的工作。在分析和比较了测试液动旋冲接头性能参数各种方法的基础上,选择了冲击力法来进行破岩液动旋冲接头的性能参数测试,以YD系列测力传感器为检测元件,建立了一套比较完善的自动检测系统。分析了影响单次冲击功测试的因素,得出了测试旋冲接头的性能参数的影响规律。

SDDC型双作用液动旋冲接头能量利用率研究

对SDDC型双作用液动旋冲接头主要工作过程中的能量转化及利用问题进行了分析,建立了该型双作用液动旋冲接头各工作过程的能量方程。依据能量方程,推导出了液动旋冲接头的单次冲击能量、冲击频率、水力能量利用率的计算模型,并对计算模型进行了验证。研究了泵的排量、泵压、旋冲接头的结构尺寸,以及冲锤质量等对泥浆泵工作情况及水力能量利用的影响,研究结果表明:泥浆泵的泵压、排量增大,SDDC型双作用液动旋冲接头的单次冲击能量、工作频率、水力能量利用率增大,反之,则相应减小;旋冲接头的结构尺寸和冲锤质量对水力能量的利用率影响也很大。

双作用液动旋冲接头工作寿命计算方法研究

结合双作用液动旋冲接头冲击动载的相关理论研究,利用裂纹扩展速率的Paris公式,对SDDC型双作用液动旋冲接头的工作寿命进行了理论估算。计算表明,SDDC型双作用液动旋冲接头的工作寿命不仅与其自身结构、选材有关,也与其实际工作条件有关。通过改进双作用液动旋冲接头的内部结构,采用耐冲击的强韧性材料,根据实际的工作条件选择合适的钻井泵排量和泵压,可提高SDDC型双作用液动旋冲接头的工作寿命。