应用于螺杆钻具的轴向振动冲击装置研制

基于推力轴承滚动体在特制起伏轨道上滚动产生轴向振动的特性，研制了一种轴向振动冲击装置，通过与螺杆马达集成使用，具有旋冲钻井和螺杆+ 转盘双驱复合钻井的技术优点。装置的推力轴承结构由滚轮、滚轮支架和滚轮轨道组成，该结构分整个钻柱为轴向振动冲击部分和受冲击部分；滚轮轨道上端面均布凸轮齿（齿高9~17 mm），滚轮沿凸轮齿上升面滚动时，抬升钻柱振动冲击部分蓄能；滚轮沿凸轮齿下降时，振动冲击部分钻柱在钻压和自重作用下，由螺杆输出轴与冲击传动轴在接触面上产生冲击，两轴端面间距为冲程（比凸轮齿高度小4 mm）。以3 000 m 中深井应用为基本条件，采用弹性杆模拟钻柱的方法，分析了装置冲击功和蓄能扭矩与钻压及冲程的关系，给出了冲程和钻压的取值范围，据此试制的样机，在冲击性能测试中，冲击力峰值达到钻压的2.2 倍，在钻压20 kN，泵排量30 L/s 条件下，装置寿命达到80 h。轴向冲击装置的研制达到了设计要求，初步具备工程应用的条件