【摘 要】
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近些年来,我国经济发展迅速,对石油的利用越来越多,石油工业所用到的开采技术也在逐渐提高。尤其是提高钻井速度和减小震动作为油气田勘探开发中的重要环节,需要进一步的研究与改进。目前采用的螺杆钻具和扭力冲击器钻井效率低,钻头磨损严重,使用寿命短,因此设计一种钻井效率高、稳定性能好的钻具具有重要意义。本文根据陀螺具有稳定性的特点设计了一种陀螺减震提速钻具。首先介绍了陀螺进动性及稳定性的力学原理,并且从受力
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近些年来,我国经济发展迅速,对石油的利用越来越多,石油工业所用到的开采技术也在逐渐提高。尤其是提高钻井速度和减小震动作为油气田勘探开发中的重要环节,需要进一步的研究与改进。目前采用的螺杆钻具和扭力冲击器钻井效率低,钻头磨损严重,使用寿命短,因此设计一种钻井效率高、稳定性能好的钻具具有重要意义。本文根据陀螺具有稳定性的特点设计了一种陀螺减震提速钻具。首先介绍了陀螺进动性及稳定性的力学原理,并且从受力和转速两个方面对减震提速钻具进行了原理分析。然后为了合理的利用泥浆产生的动力,对陀螺减震提速钻具进行结构设计与三维建模,并运用动态仿真软件ADAMS对建立好的三维模型进行运动分析。仿真结果表明:陀螺钻具有减震效果。在相同的受力情况下,陀螺转子的转速越高,钻具达到稳定的时间越短,减震效果越明显。其次对该系统进行室内实验,采用摆锤作振动源,加速度传感器和超声波测距仪作采集系统,调节控制器和摆锤高度分别从转速和受力大小不同的情况下进行正交试验。实验结果表明:陀螺转子静止时,钻具受到外力做单摆运动,摆动幅度大并且达到稳定的时间较长;陀螺转子高速旋转时,钻具受到外力做锥形振荡运动,摆动幅度小并且达到稳定的时间较短。因此说明陀螺减震提速钻具对钻井的效率可以起到优化的作用。最后对新型的钻具进行加工和下井试验,试验表明:新型的钻具可以减少无用功损耗,延长钻头使用寿命,减少提钻次数,降低钻井费用。
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