CN107701100A - 一种惯性约束牵连运动的诱导钻进方法 - Google Patents
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Abstract
一种惯性约束牵连运动的诱导钻进方法。诱导钻进的动力学模型中存在多种工况，诱导钻进的动力学模型是静力学模型。钻进过程中的动力学模型包含了复杂的振动冲击相互转换的时间历程。在诱导钻进的动力学模型基础上，根据输入转速和扭矩条件，进行惯性约束牵连运动的诱导钻进。钻头启动储能T0之后，在钻头连续匀速钻进运动过程中，一旦遇阻诱导才能够形成冲击波阻断、势能释放、约束缓冲和势能补偿的周期性振动冲击，完成连续循环的诱导钻进周期过程。本发明突破传统静力学设计理念，应用动力学设计原理的实现技术，具有自适应性强、钻进冲击平稳连续、钻头耐久性好和井眼质量保证的特点，钻进无额外动力需求，经济性好。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井和机械加工领域，具体是利用回转体的系统转动惯量及其动力学的交变冲击响应，来实现连续稳定钻井、钻孔等的一种技术。
背景技术
石油钻井和机械加工的过程中经常会钻遇各向异性或硬质夹杂的材料，引起钻进系统的脱压、跳钻、振动和冲击等，严重影响了钻进进度、加工质量和精度控制。随着现代工业自动化技术的发展和深入，钻井进度、加工质量和控制精度的技术要求与成本控制的矛盾日益突出，迫切需要一种能够在恶劣工作环境下实现快速、耐久、高效、平稳钻进加工的系统技术。
申请号为CN201610099208.2的发明创造中公开了一种吸震式高频扭力冲击器。该发明主要应用于石油钻井技术领域，特别涉及一种吸震式高频扭力冲击器，包括钻具主体，钻具主体两端分别设置进水口和出水口，进水口和出水口之间设置压力切换装置，压力切换装置外周安装冲击锤，冲击锤与钻具主体之间设置冲击腔体，冲击腔体进水口端设置冲击腔体盖，冲击腔体末端和钻具本体末端之间安装扭力传送接头，冲击腔体和扭力传送接头之间设置密封圈及吸震碟簧组。
申请号为CN201610177526.6的实用新型专利中公开了一种基于双速变扭钻头的带钻柱的钻深井执行机构，具体是一种基于双速变扭钻头的带钻柱的钻深井执行机构，包括钻头钻柱、施压支板、施压电磁伸缩杆、连接结构、钻头、定位支架、第二定位机构、第一定位机构和钻柱，其中钻头安装在钻头钻柱上，钻头钻柱通过轴承安装在施压支板上，施压电磁伸缩杆安装在定位机构上；定位机构通过定位电磁伸缩杆调节定位机构上的定位接触头的径向距离，保证了钻柱位于井身中心线上，还能够使定位机构相对于井身固定，为钻头的固定部分提供了安装平台；当钻头在施压支板施压下，钻头与定位机构之间的距离是变化的，连接结构具有传动和长度可以伸缩的特性，能够保证传动的顺利进行。该发明冲击频率较其它钻具至少提升1倍，来自钻柱的轴向震动被安装在钻具底部的碟簧组吸收，更加全面的保护了PDC钻头的切削齿，钻具结构简单，不易损原件，寿命长，制造成本低。
申请号为CN201511028393.8的发明创造中公开了一种气驱液自循环的气体钻井螺杆钻具。该发明用于气体钻井技术钻定向井、水平井和大斜度井，利用气驱液自循环，能够平稳输出扭矩的气体钻井螺杆钻具；包括从上至下依次连接的马达总成、万向轴总成和传动轴总成。气体钻井时，利用地面注入的高压气体推动活塞高速往复运动，驱动螺杆内部不可压缩液体实现自循环运动，将压力能转化为机械能，使液体推动转子转动，通过万向轴和传动轴输出平稳和足够大的扭矩给钻头，从而实现气体钻井定向钻进作业。该发明具有平稳输出扭矩、延长钻具使用寿命的效能。
上述钻具都具有较好钻井提速的应用效果，但是需要泥浆泵的动力支援，一方面能耗较大；另一方面对于深井或钻孔钻进力不从心。上述文献数据检索，惯性系统主要应用于飞行控制和惯性导航上，未见到应用惯性系统钻进的报道。
发明内容
为克服现有技术中存在的需要流体动力支援和深孔钻进末端控制的不足，本发明提出了一种惯性约束牵连运动的诱导钻进方法。
本发明的具体过程是：
步骤1，诱导钻进的模型选型：
所确定的诱导钻进模型选型能够通过扭转弹簧将惯性齿圈与行星架连接；
所确定的诱导钻进运动模型的参数为：伴随PDC钻头的惯性约束诱导钻进装置中钻柱输入与钻头输出的传动比m≥1.0，惯性齿圈转动惯量I＝0.25～5.4kgm2。
步骤2，诱导钻进的势能储存，具体过程是：
启动钻进系统，使钻柱以转动速度ω0在扭转弹簧中开始储存势能。当钻头扭矩达到破岩扭矩T0时，惯性齿圈牵连扭转扭转弹簧相对钻头转动θ弧度，根据传动比为m的行星轮减速器的传动方法，扭转弹簧中储存反向势能-mT0θ。钻头开始转动切削，并且储存的反向势能保持在所述扭转弹簧中。储存的反向势能作为扭矩波动变化的中值存在于整个钻进过程中。
所述诱导钻进势能储存是基于行星轮减速器的行星架输出轴与惯性齿圈之间连接的扭转弹簧形变实现，当行星架输出轴与惯性齿圈相对转动，并且行星架输出轴顺时针转动过程中，惯性齿圈相对该行星架输出轴逆时针转动，行星架输出轴与惯性齿圈之间的扭转弹簧产生弹性形变。
所述诱导钻进势能储存方向要求与钻进系统的运动方向相反,形成逆向储能；
所述诱导钻进势能储存阶段要求在钻进系统的钻头开始破岩之前阶段；
所述诱导钻进势能储存大小作为钻进过程中波动变化的中值。
步骤3，稳态与瞬态的诱导钻进：
所述的稳态与瞬态的诱导钻进中存在不同的工况，具体是：
Ⅰ、稳态工况下的匀速切削诱导钻进
所述的稳态工况下匀速切削诱导钻进时，惯性约束诱导钻进装置的太阳轮、行星架和惯性齿圈的转速一致；
所述的储存势能没有相对变化，依然保持在所述扭转弹簧中；
所述的稳态工况下的匀速切削诱导钻进是一种理想的工作状态，这种理想工况现实中也存在，但是概率不高。
Ⅱ、瞬态工况下诱导钻进冲击波传播的分配
在所述瞬态工况下诱导钻进时，钻头产生扭转剪切应力幅值为τ0的剪切S波，剪切S波以横向剪切波速度向上传播。剪切S波通过行星架传播到行星轮上；行星轮接收的剪切S波按照动量和动能守恒原理以及传动比m，分配给惯性齿圈的剪切波应力幅值是-mτ0，分配给太阳轮的剪切波应力幅值是τ0/m；
所述惯性齿圈剪切波应力幅值-mτ0传播到扭簧中引起惯性齿圈的周向波动，有效地引导吸收了钻头的冲击波动；而太阳轮剪切波应力幅值τ0/m沿着钻柱继续上传，则减弱钻柱运动中的扰动，从而提升了整体钻进系统的运动稳定性。
Ⅲ、瞬态工况下诱导钻进中的扭转弹簧势能释放
匀速切削的钻头在钻进中遇阻时释放储存在所述扭转弹簧中的弹性势能；惯性约束牵连钻进系统所释放的能量自然匹配遇阻能量，以适应钻进遇阻阻力。所述的钻头在钻进中遇阻是指钻头遇卡转速为零，或者钻头遇阻转速降低；
所述的释放能量自然匹配遇阻能量符合能量守恒与动量守恒定理。
瞬态工况下诱导钻进中的扭转弹簧势能释放时，当所述的钻头遇卡转速为零时，惯性齿圈在扭转弹簧的牵连下停止转动，存在于惯性齿圈中的惯性动能Iω0 2/2与储存的反向势能-mT0θ叠加，储存的反向势能瞬间减小，也瞬间降低了对钻头牵连力矩；这部分减小的储存势能瞬间释放到钻头上，形成对钻头阻力点的冲击，得以突破钻遇卡点的阻力功。
瞬态工况下诱导钻进中的扭转弹簧势能释放时，当钻头遇阻转速降低时，惯性齿圈减速到ωi。惯性齿圈的正向惯性动能I(ω0 2-ωi 2)/2与储存的反向势能-mT0θ叠加，瞬间减小惯性齿圈动能和储存势能；减小的反向储存势能瞬间释放到钻头上，使钻头具有足够的扭转能量以克服遇阻力矩。
所述的瞬间为10～900毫秒。
Ⅳ、瞬态工况下诱导钻进的约束缓冲
当钻头突破阻力点现转动加速突进，对钻头破岩突进能量动态再分配；
所述的动态再分配是随遇阻时间变化的系统的动量平衡分配；分配给惯性齿圈的能量须使该惯性齿圈回到正向转动；分配给钻头的能量须使该钻头继续匀速钻进运动；
Ⅴ、瞬态工况下诱导钻进的势能补尝
所述瞬态工况下诱导钻进的势能补尝的来源有：
将在钻进中钻柱产生的扭距能量输入补充至扭转弹簧的势能；
将惯性齿圈的正向转动与钻头的匀速钻进运动之间的相对位移变化产生的势能输入补充至扭转弹簧中。
至此，完成了惯性约束牵连运动的诱导钻进。
所述的惯性约束是基于惯性齿圈通过扭转弹簧连接钻头的机构和钻进系统的公转条件上，在钻头遇阻时刻剪切应力波S还没有传播到惯性齿圈，惯性齿圈也没有产生相应的动态响应，依然保持原来公转速度与方向的转动惯性不变，瞬间构成惯性齿圈在钻头遇阻变化条件下的一种相对静止的惯性运动状态约束；
所述的牵连运动是在遇阻后惯性齿圈和钻头瞬时差动的力学不平衡条件下，由扭转弹簧牵连惯性齿圈相对于钻头产生的周向交变运动。
所述的诱导钻进是指匀速切削运动过程中突遇阻力引发的钻头扭矩和速度变化，导致瞬间释放储能破阻，并及时回收和补充势能的周期性钻进。
本发明的技术特征共有四部分：诱导钻进的动力学模型、诱导钻进的势能储存、稳态与瞬态的诱导钻进、瞬态诱导钻进的周期波动图解。
本发明是在申请号201710558964.1的发明创造和行星轮减速器机构运动基础上，形成了如图1所示的动力学模型的运动机构示意图。与行星轮减速器机构运动模式不同，本发明虽然也有太阳轮的动力输入端，但是没有固定约束，所以存在两个动力输出端：外齿圈与行星架的输出端。这样的减速机构运动不可控，为此在外齿圈与行星架之间引入了弹性元件的扭转弹簧，目的是一方面弹性牵连行星架的输出，另一方面约束外齿圈的惯性输出。当钻柱连续平稳输入动力到太阳轮，无约束条件下的运动机构就形成连续平稳的转动。一旦输出端的外齿圈或行星架受到外界的扰动，都会诱导这两个输出端之间的振荡运动，形成了本发明所述的一种惯性约束牵连运动的诱导钻进动力学模型。
本发明的具体做法是将太阳轮刚性连接在钻柱上作为钻进扭矩载荷的输入轴，在行星架输出轴上固定钻头，其中太阳轮和行星轮定义为刚性的传动元件；放开外齿圈的固定约束作为惯性元件，引入扭转弹簧作为弹性元件，并将惯性元件的外齿圈与行星架通过弹性元件的扭转弹簧进行连接，形成惯性约束牵连运动的诱导钻进动力学模型的基本组成结构。如图1所示的惯性约束牵连钻进动力学模型的结构示意图。
诱导钻进的动力学模型在运动过程中存在三种工况：钻进启动阶段的势能储存工况，诱导钻进的动力学模型是简单的机构运动模型；钻进过程中未受外界干扰的稳态工况，诱导钻进的动力学模型是的静力学模型；钻进过程中受外界干扰的瞬态工况，诱导钻进的动力学模型就是复杂的动力学模型，其动力学模型包含了复杂的振动冲击相互转换的时间历程。
在上述诱导钻进的动力学模型基础上，根据输入一定的转速和扭矩条件，可以描述这种惯性约束牵连运动的诱导钻进方法，并按时间展开阐述本发明模型的机构运动的动力学响应历程。
经过钻头启动储能T0之后，在钻头连续匀速钻进运动过程中，一旦遇阻诱导才能够形成冲击波阻断、势能释放、约束缓冲和势能补偿的周期性振动冲击，完成连续循环的诱导钻进周期过程。
如图8所示，在本发明的惯性约束牵连钻进的钻头模型周期波动对比示意图中，纵坐标表示诱导钻进模型中已经储备了势能扭矩T0，是瞬态工况下诱导钻进的平衡位置。横座标的O时刻是钻头遇阻冲击点；A时刻是钻头钻头破岩突进点；B时刻是钻头约束缓冲平衡点；C时刻是模型牵连补势能偿点；D时刻是模型惯性约束最高点。其中9是钻头的扭矩波动示意图；10是钻头的转速波动示意图；11是模型的扭矩波动示意图；12是模型的转速波动示意图。
在钻头遇阻的O-A时段，如10的钻头转速必然下降，钻头所产生的剪切波尚未传导到诱导钻进模型上，则12的模型滞后响应，仍然转速保持原来速度ω0的惯性。这种钻头与模型差速造成扭转弹簧3转角瞬间变小，则其扭转弹簧3的储存势能得以瞬间释放，模型如11的扭矩下降。根据能量守恒原理，瞬间释放的能量不会消失，必然加在钻头上，故钻头如9的扭矩瞬间获得增量部分，形成钻头破岩的扭矩条件。
在钻头破岩突进的A-B时段，钻头破岩后能量释放出现真空，钻头如9扭矩下降，钻头如10转速加速恢复，并出现突进趋势。此时遇阻剪切波传导到惯性齿圈3产生滞后，模型惯性齿圈3的如12响应转速出现下降，原来扭转弹簧6转角变小开始变大，则模型如11的扭距开始恢复增加到平衡状态。遇阻诱导下，钻头与模型都各自产生相应的响应运动，形成自我动态平衡系统。
在钻头牵连约束的B-C时段，钻头如9转速突进到平衡位置后继续增大，钻头如9的扭矩继续下降，而模型惯性齿圈3如12的转速却滞后于平衡位置，则钻头通过扭转弹簧6牵连惯性齿圈3回归平衡位置，这种转动差速的转角更大，造成了模型扭转弹簧6如11的扭距持续增加。这种运动状态下，钻头如10的转速突进趋势及时得到约束遏制，限制了钻头突进速度幅值的带来的伤害。
在模型势能补偿的C-D时段，牵连运动带动模型惯性齿圈3如12的转速达到峰值，钻头如10的转速从高峰下降到平衡，模型扭转弹簧6的相对转角开始变小，则模型扭转弹簧6如11的扭距从峰值回归到平衡位置，补偿储存了模型的扭转弹性势能。同时钻头如9的扭矩也被扭转弹簧6从低点牵连回到平衡位置。只有模型惯性齿圈3如12的转速处于峰值点，需要振动冲击系统的阻尼逐渐耗散这部分岩石破裂能量。
与现有技术相比，本发明具有6个优点：
1)广谱自适应：地质岩性砾石夹杂，软硬交错与各向异性，会导致常规钻进管柱扭矩波动的不稳定现象。
本发明如图1示意图所示，输入管柱的钻柱1连续平稳输入扭矩，通过惯性约束牵连机构将扭矩传导到钻头8，并完成同步旋转钻进运动。在钻遇均匀岩性条件下钻柱1与钻头8能够实现连续的同步转动；在钻遇非均匀岩性条件下钻柱1与钻头8就不是连续的同步转动。钻头8转动出现时快时慢的扭矩波动现象，这种扭矩波动率先传导到惯性齿圈3上，形成惯性齿圈3的转动波动，钻头8遇阻越大则惯性齿圈3波动响应越大，就自适应缓解钻柱1的转动波动。钻柱1转动波动减小则钻头8的钻压和运动稳定性就好，就能实现各向异性地质的自适应性钻进。
另外，本发明动态特性结构设计的振动冲击响应频率要求高于钻进转速5倍～20倍，能够跟得上钻头8每旋转一圈遇阻5～20次的冲击振动频响，实现广谱适应钻。
2)冲击平稳连续：缓解钻头遇阻冲击波传播，从源头抑制消除钻柱体系振动；遇阻及时响应破阻，避免钻进间断，保障切削连续；
在钻进启动钻头切削时，钻头没有达到切削扭矩之前，太阳轮1输入的扭矩先以势能的形式储存在扭转弹簧6中。钻头8遇阻产生扭转剪切的横向冲击波，并通过行星架7向上传递扭转冲击横波，并分解成三路向上传递。第一路冲击波通过扭转弹簧6分解部分剪切冲击波，但是由扭转弹簧的柔性将剪切冲击波的峰值缓冲降低；第二路与第三路冲击波分别通过行星轮4和太阳轮5按传动比分解冲击扭矩，其中大部分冲击扭矩传递到惯性齿圈3上，仅有小部分扭矩冲击波传导到钻柱上大大缓解了冲击波传播，抑制了钻柱体系振动冲击响应带来的振荡运动。
同时大部分冲击扭矩引起惯性齿圈3的遇阻冲击响应，转动速度瞬间下降，预先储存的扭转势能瞬间释放，释放势能的瞬间加注到钻头8上，增加破岩扭矩突破阻力切削岩石；破岩后钻头8要突进超越钻柱1旋转速度，惯性齿圈3却已经迟滞于钻柱1旋转速度，但是本发明的相互牵连系统平衡载荷约束了钻头的突进，拉回了惯性齿圈3的迟滞，完成一轮冲击响应的切削过程，形成连续切削条件。
3)耐久性保障：受交变应力结构的疲劳寿命决定了钻头的耐久性，保障钻头耐久性就是保证受交变应力钻头的疲劳寿命。
切削岩石需要钻头8承担一定的载荷应力水平，但是如果这种载荷应力波动过大，就会损伤钻头。连续钻进中钻头8的钻压和运动稳定性好，则钻头切削平均应力的波动小，也就是交变载荷的应力比小。本发明能够有效控制住交变载荷的应力比，缓冲钻头惯性振动，减小钻头破阻突进冲击，实现钻头使用寿命的耐久性保障。
4)井眼质量保证：连续平稳钻进钻头不摆动，孔眼直径有保障，孔眼光滑规则；
正是由于钻柱1的波动响应小以及钻头8切削连续，钻柱1不容易受扰动出现摆钻的运动稳定性问题，钻头8只有自转的切削运动，没有摆钻的公转运动，则钻进的孔眼直径有保证。同时切削的钻头8运动轨迹平稳连续，所以钻孔孔眼相对光滑规则。
5)经济性：无额外动力需求，无排量要求，不做无用功，低损耗长寿命；
相对于国内外利用流体排量来辅助切削的发明专利，如阿特拉斯的Tork Buster和国内的扭冲钻井工具，以及螺杆泵复合钻井等技术，在同等泥浆排量下必然会增加井口泥浆柱塞泵负荷带来的能耗消耗。本发明装置无流体动力需求，也不像阿特拉斯TorkBuster主动攻击岩石，仅是遇阻后被动响应切削。本发明装置即不消耗流体动力，也不盲目消耗钻柱传导的动力，则能耗自然降低。
6)新颖性：突破传统静力学设计理念，应用动力学设计原理的实现技术。
本发明方法的基础不是静力学理念，其设计原理都是从动力学出发的设计概念，涉及到转动、速度、振动、冲击、频响、突进和迟滞等时间概念。不仅原理结构奇特，全动力学设计方法和连续振动冲击概念也是新颖的。
总之，针对现有钻进体系的振动、摆钻、脱压和跳钻等的问题，本发明提出的惯性约束牵连钻进方法不同于现有技术中的钻进技术和钻进方法，是利用转子动力学惯性载荷的冲击振动响应原理，在近钻头处交变循环克服钻遇阻力和钻卡，自洽解决钻头钻遇第一线问题的一种惯性约束牵连钻进方法。本发明方法是释放转子惯性约束的自由度约束，改写系统静力学设计方法，匹配独立的惯性元件，约束周向交变冲击振动响应，缓解钻头钻进遇阻遇卡引起钻进体系波动，稳定钻进体系的基本切削条件，完成连续稳定钻进，保证钻头良好切削环境，为深地钻探、深孔加工和高效高品质切削提供一种全新的惯性约束牵连钻进方法。
附图说明
图1为诱导钻进的力学模型示意图。
图2为诱导钻进的扭转储能示意图。
图3为诱导钻进的匀速切削示意图。
图4为诱导钻进的剪切波分配示意图。
图5为诱导钻进的势能释放示意图。
图6为诱导钻进的惯性约束缓冲示意图。
图7为诱导钻进的势能补充示意图。
图8为钻头与诱导钻进模型的扭距速度波动对比示意图；其中：8a是钻头的波动扭矩示意图,8b是钻头的波动转速示意图,8c是模型的波动扭矩示意图,8d是模型的波动转速示意图。
图9是本发明的流程图。
图中：1.钻柱；2.推力轴承；3.惯性齿圈；4.行星轮；5.太阳轮；6.扭转弹簧；7.行星架；8.PDC钻头；9钻头的波动扭矩；10钻头的波动转速；11模型的波动扭矩；12模型的波动转速。
具体实施例
本实施例是一种用于石油钻井的惯性约束牵连运动的诱导钻进方法。
步骤1、诱导钻进的模型选型。
所述石油钻井的地质结构为花岗岩地层，采用PDC钻进，钻进654m～760m，钻井井眼直径8-1/2英寸，选用钻头是5刀翼PDC，井口用20钻机设备。模型选型确定参数之后,采用8-1/2英寸的伴随PDC钻头惯性约束诱导钻进装置开展应用案例实施。模型选型的具体结构类型和设计参数，参考申请号为201710558964.1的发明创造中公开的“一种伴随PDC钻头的惯性约束诱导钻进装置”，其中钻柱输入与钻头输出的传动比m＝2.75，扭转弹簧的扭转刚度Kt＝1200kNm/rad，惯性齿圈转动惯量I＝1.25kgm2。
所述的伴随PDC钻头的惯性约束诱导钻进装置包括太阳轮输入轴、惯性双联齿圈、行星齿轮、端面压力轴承、行星架输出轴、行星架、行星齿轮轴、小滑动轴瓦和多头扭转弹簧。其中：所述行星架套装在所述太阳轮输入轴的外圆周表面，小滑动轴瓦套装在该太阳轮输入轴的圆周表面；4根行星齿轮轴均布在该行星架的表面；8个行星齿轮均分为2组，并使所述2组行星齿轮轴向排列的套装在所述各行星齿轮轴上，其中第一组行星齿轮靠近所述太阳轮输入轴连接钻铤端；所述第一组行星齿轮的端面与所述太阳轮输入轴一端台阶的内端面通过端面压力轴承贴合。
所述行星架输出轴套装在所述太阳轮输入轴的外圆周表面，并使该行星架输出轴的内端面与所述行星架的外端面贴合。
所述惯性双联齿圈的一端套装在所述太阳轮输入轴连接钻铤一端的外圆周表面,该惯性双联齿圈的另一端套装在所述行星架输出轴的外圆周表面,并使该惯性双联齿圈中部的内表面与所述行星齿轮的外圆周表面之间啮合；所述惯性双联齿圈的内表面与太阳轮输入轴的外表面之间腔内周有大滑动轴瓦。
所述多头扭转弹簧为弹性牵连约束的多头扭转弹簧,该多头扭转弹簧套装在所述述行星架输出轴的外圆周表面，并使该多头扭转弹簧的内端面与所述惯性双联齿圈的外端面嵌合，该多头扭转弹簧的外端的端面通过固定螺栓与所述行星架输出轴的外端端面固紧。
本实施例中，模型底部行星架输出轴通过API 4-1/2REG螺纹接口对接8-1/2英寸PDC钻头，模型上部的太阳轮通过API NC46螺纹接口对接钻铤；下入PDC钻头+配套模型+钻铤到井筒内，连续对接12根钻铤和若干根钻杆，下入深度654m到达井底，井口的钻高对接方钻干，连接钻井泥浆循环系统；井口转盘输入空转扭矩为270Nm，设定钻机大钩释放钻压50KN，钻机转盘设定转速ω0＝45r/min＝4.70rad/s，开始循环泥浆并钻进启动。
钻进扭矩达到钻头切削破岩扭矩后钻头开始启动，此时的井口转盘输入扭矩已经达到1090Nm，于是粗略计算钻头扭矩参数T0＝1090Nm-270Nm＝820Nm。
步骤2、诱导钻进的势能储存。
启动钻进系统，使钻柱以转动速度ω0在扭转弹簧中开始储存势能。当钻头扭矩达到破岩扭矩T0时，惯性齿圈牵连扭转扭转弹簧相对钻头转动θ弧度，根据传动比为m的行星轮减速器的传动方法，扭转弹簧中储存反向势能-mT0θ。钻头开始转动切削，并且储存的反向势能保持在所述扭转弹簧中。储存的反向势能作为扭矩波动变化的中值存在于整个钻进过程中。
所述诱导钻进势能储存是基于行星轮减速器的行星架输出轴与惯性齿圈之间连接的扭转弹簧形变实现，当行星架输出轴与惯性齿圈相对转动，并且行星架输出轴顺时针转动过程中，惯性齿圈相对该行星架输出轴逆时针转动，行星架输出轴与惯性齿圈之间的扭转弹簧产生弹性形变。
所述诱导钻进势能储存方向要求与钻进系统的运动方向相反,形成逆向储能；
所述诱导钻进势能储存阶段要求在钻进系统的钻头开始破岩之前阶段；
所述诱导钻进势能储存大小作为钻进过程中波动变化的中值。
本发明在钻柱刚开始输入扭矩，由于钻头起动扭矩尚未达到钻削的破岩扭矩T0，钻头还没有启动，则惯性约束牵连诱导钻进动力学模型处于太阳轮输入与行星架固定的行星轮减速器的静力学运动条件，适应运动学模型计算。
如图2所示，起动前输入轴转速，所述轴转速为ω0＝4.7rad/s，根据传动比为m＝2.75的行星轮减速器的传动方法，得到的惯性齿圈反相转动速度为-ω0/m＝-1.71rad/s。一旦钻头扭矩累积达到钻削的破岩扭矩T0＝820Nm时，惯性约束牵连运动的诱导钻进就开始进入了钻进切削状态，此时的惯性齿圈反转牵连扭转弹簧已经转动的弧度角为-θ＝-T0/Kt＝-0.683rad，牵连的扭转弹簧扭矩mT0为2255N，得到牵连扭转弹簧储存的扭转势能为-mT0θ＝-1540焦耳。
步骤3、稳态与瞬态的诱导钻进。
Ⅰ、稳态工况下的匀速切削诱导钻进：
在诱导钻进的钻头启动后，钻削材料匀质，钻头扭矩稳定，则钻进系统平衡，运转匀速平稳，连续切削达到平稳钻进技术要求，惯性约束牵连运动的诱导钻进系统没有振动冲击的动力学响应。此时太阳轮、行星架和惯性齿圈的转速一致，传动元件、惯性元件和储能扭簧无相对运动，不出现惯性动力学的冲击振动，储存的势能以内力的形式存在着。
如图3所示，钻柱、太阳轮、行星架、惯性齿圈和钻头的转动速度一致，均为ω0＝4.70rad/s，钻柱的输入扭矩与钻头的输出扭矩均等于T0＝820Nm，扭转弹簧的扭矩为mT0＝2255N，并且扭转弹簧储备的势能-mT0θ＝-1540焦耳，保持了钻头启动切削的初始状态，没有诱导运动的动力响应。
Ⅱ、瞬态工况下诱导钻进的冲击波传播分配：
在诱导钻进的钻头启动后，当钻遇非均匀各向异性材质或钻压不稳时，钻头将难以避免地出现周向波动，此时惯性约束牵连运动的诱导钻进系统就开始产生振动冲击的动力学响应。
如图4所示，匀速运动的惯性约束牵连运动的钻头突然遇阻，例如钻头切削过程中突然遇到砾石加杂或各向异性材质的阻力，产生扭转剪切应力幅值为τ0的S波，S波并以横向剪切波速度向上传播；所述扭转剪切应力幅值τ0＝70MPa。首先S波通过行星架传播到行星轮上；其次，行星轮的S波按照动量和动能守恒原理以及传动比，分配给惯性齿圈和太阳轮的剪切波应力幅值分别是-mτ0＝-193MPa和τ0/m＝25MPa；最后，放大的惯性齿圈剪切波-mτ0＝-193MPa传播到扭簧中引起惯性约束的周向波动，有效地引导吸收了钻头的冲击波动；而弱化的太阳轮剪切波τ0/m＝25MPa沿着钻柱继续上传，则对整体钻进运动系统的扰动减弱，提升了整体钻进系统的稳定性。
换而言之，钻头的扭转波动幅度大部分传给了独立牵连的惯性齿圈元件系统，基本不影响连续输入扭矩的钻柱运动体系。
Ⅲ、瞬态工况下诱导钻进中的扭转弹簧势能释放。
匀速运行的惯性约束牵连钻进遇阻时刻，也是本实施例的结构储存能量释放的时刻。
如图5所示，当钻头遇卡转速为零时将会牵连惯性齿圈停止再反转，但是转动惯性矩为I＝1.25kgm2的惯性齿圈尚有正向的惯性动能Iω0 2/2＝14焦耳，其惯性动能与储存的反向势能-mT0θ＝-1540焦耳叠加，瞬间导致惯性齿圈动能消失为0，储存的反向势能瞬间减小为-1526焦耳，减小的反向势能降低了对钻头牵连力矩，反向势能瞬间释放到钻头上，形成对钻头阻力点的冲击，得以突破钻遇卡点的阻力功。
当钻头遇阻转速降低时，也会牵连惯性齿圈减速到ωi，惯性齿圈的正向惯性动能I(ω0 2-ωi 2)/2<14焦耳与储存的反向势能-mT0θ＝-1540焦耳叠加，瞬间减小惯性齿圈动能和储存势能，减小的储存势能瞬间释放到钻头上，钻头就具有足够的扭转能量以克服遇阻力矩。这其中，惯性约束牵连钻进系统所释放能量大小根据动量与能量守恒定理自然匹配遇阻能量，自动适应钻遇阻力。
本实施例所述的瞬间为10～900毫秒。
Ⅳ、瞬态工况下诱导钻进的约束缓冲。
通常钻头突破阻力点常出现转动加速突进，会引起更大的冲撞振动，导致钻头崩齿损伤。本实施例的惯性约束牵连钻进系统的约束缓冲是在遇卡等大阻力矩的条件下，惯性齿圈出现停止或反转的工况。
如图6所示，当钻头突破卡钻阻力后，钻头匹配的破阻能量不会消失，一旦岩石破裂，钻头能量突然释放使得钻头对非高阻力区具备了突进的条件。而此刻惯性钻进系统力矩并不平衡：扭转弹簧释放势能后储备能量亏空，钻头力矩过大，惯性齿圈基本处于减速、停止的0或反转的ωj状态，就决定了钻头突进能量需要动态再分配。动态再分配的能量一方面要分配给惯性齿圈回到正向转动，另一方面分配给钻头继续钻进运动，动态能量再分配的趋势是分给惯性齿圈I(ωj 2-ωi 2)/2-mT0θ能量，分给钻头能量为0，就形成约束缓冲钻头突进的效果，避免钻头突进冲击。
Ⅴ、瞬态工况下诱导钻进的势能补尝。
本实施例针对惯性约束牵连钻进的钻头遇阻遇卡，储存的能量释放后，各个运动部件都处于相对差动状态：钻头行星架转速滞后于钻柱太阳轮输入转速；惯性齿圈转速滞后于钻头行星架转速。在这个差动状态，变化最剧烈的是惯性齿圈转速，变化激烈的是钻头行星架转速，基本不变的永远是钻柱太阳轮的输入转速。储存的能量释放后也需要及时补充，否则惯性约束牵连钻进无法保证系统的连续钻进运动。
如图7所示，本实施例的惯性约束牵连钻进的势能补尝来源是源源不断的钻柱扭距输入。此时钻头破阻后转速还没有跟上来，这种输入与输出的速度差动补偿了扭转弹簧释放的储备势能，形成增量能-mT0Δθ，另外也有破岩能量释放后的动态再分配回收部分I(ωk 2-ωj 2)/2-mT0θ，并将惯性齿圈牵连回到正向的转动速度上。
本发明的实际应用效果：钻压50KN、转速45r/min、返浆岩屑均匀砂砾，井口钻柱稳定平顺，钻进进尺速度范围6.0～10.3m/H，约6.4小时到达预定深度705m后起钻，进行钻井取芯；取芯后继续钻进，钻压50KN，转速45r/min，钻进进尺速度4.2～9.5m/H；井口钻柱稳定平顺，约7.2小时到达深度760m后起钻，实施完成。
各实施例的工艺参数
| 应用参数 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 井径 | 8-1/2英寸 | 8-1/2英寸 | 12-1/4英寸 | 9-1/2英寸 | 6-1/2英寸 |
| 井底 | 654m | 468m | 2842m | 2452m | 4354m |
| 钻机 | 20钻机 | 20钻机 | 50钻机 | 50钻机 | 70钻机 |
| 钻头 | 5刀翼PDC | 6刀翼PDC | 5刀翼PDC | 5刀翼PDC | 5刀翼PDC |
| 地质 | 花岗岩 | 变性花岗岩 | 火成岩 | 凝灰岩 | 安山岩 |
| 传动比m | 2.75 | 2.75 | 1.80 | 2.05 | 3.05 |
| 扭转刚度Kt | 1200kNm/rad | 1200kNm/rad | 2500kNm/rad | 1500kNm/rad | 800kNm/rad |
| 惯性惯量I | 1.25kgm2 | 1.25kgm2 | 5.54kgm2 | 2.35kgm2 | 0.85kgm2 |
| 钻进钻压 | 50KN | 55KN | 80KN | 60KN | 35KN |
| 转盘转速ω0 | 45r/min | 40r/min | 30r/min | 40r/min | 45r/min |
| 破岩扭矩T0 | 820Nm | 1250Nm | 1780Nm | 720Nm | 540Nm |
| 扭转角度θ | -0.683rad | -0.755rad | -1.05rad | -0.623rad | -0.513rad |
| 势能储存 | -1540J | -2595J | -3364J | -1440J | -1540J |
| 遇阻应力波 | 70MPa | 83MPa | 64MPa | 50MPa | 46MPa |
| 冲击波分配 | -193&25MPa | -295&39MPa | -115&34MPa | -101&25MPa | -138&15MPa |
| 能量释放 | 14J或≤14J | 17J或≤17J | 21J或≤21J | 12J或≤12J | 9J或≤9J |
| 钻进速度 | 4～10m/H | 3～6m/H | 5～8m/H | 30～50m/H | 1.4～1.6m/H |
| 钻进时间 | 13.6H | 4.5H | 6.5H | 0.2H | 3.5H |
| 总进尺度 | 98m | 17m | 46m | 8m | 5m |
Claims (7)
1.一种惯性约束牵连运动的诱导钻进方法,其特征在于：
步骤1，诱导钻进的模型选型：
所确定的诱导钻进模型选型能够通过扭转弹簧将惯性齿圈与行星架连接；
所确定的诱导钻进运动模型的参数为：伴随PDC钻头的惯性约束诱导钻进装置中钻柱输入与钻头输出的传动比m≥1.0，惯性齿圈转动惯量I＝0.25～5.4kgm2；
步骤2，诱导钻进的势能储存：
启动钻进系统，使钻柱以转动速度ω0在扭转弹簧中开始储存势能；当钻头扭矩达到破岩扭矩T0时，惯性齿圈牵连扭转扭转弹簧相对钻头转动θ弧度，根据传动比为m的行星轮减速器的传动方法，扭转弹簧中储存反向势能-mT0θ；钻头开始转动切削，并且储存的反向势能保持在所述扭转弹簧中；储存的反向势能作为扭矩波动变化的中值存在于整个钻进过程中；
所述诱导钻进势能储存是基于行星轮减速器的行星架输出轴与惯性齿圈之间连接的扭转弹簧形变实现，当行星架输出轴与惯性齿圈相对转动，并且行星架输出轴顺时针转动过程中，惯性齿圈相对该行星架输出轴逆时针转动，行星架输出轴与惯性齿圈之间的扭转弹簧产生弹性形变；
所述诱导钻进势能储存方向要求与钻进系统的运动方向相反,形成逆向储能；
所述诱导钻进势能储存阶段要求在钻进系统的钻头开始破岩之前阶段；
所述诱导钻进势能储存大小作为钻进过程中波动变化的中值；
步骤3，稳态与瞬态的诱导钻进：
所述的稳态与瞬态的诱导钻进中存在不同的工况，具体是：
Ⅰ、稳态工况下的匀速切削诱导钻进
所述的稳态工况下匀速切削诱导钻进时，惯性约束诱导钻进装置的太阳轮、行星架和惯性齿圈的转速一致；
所述的储存势能没有相对变化，依然保持在所述扭转弹簧中；
所述的稳态工况下的匀速切削诱导钻进是一种理想的工作状态，这种理想工况现实中也存在，但是概率不高；
Ⅱ、瞬态工况下诱导钻进冲击波传播的分配
在所述瞬态工况下诱导钻进时，钻头产生扭转剪切应力幅值为τ0的剪切S波，剪切S波以横向剪切波速度向上传播；剪切S波通过行星架传播到行星轮上；行星轮接收的剪切S波按照动量和动能守恒原理以及传动比m，分配给惯性齿圈的剪切波应力幅值是-mτ0，分配给太阳轮的剪切波应力幅值是τ0/m；
所述惯性齿圈剪切波应力幅值-mτ0传播到扭簧中引起惯性齿圈的周向波动，有效地引导吸收了钻头的冲击波动；而太阳轮剪切波应力幅值τ0/m沿着钻柱继续上传，则减弱钻柱运动中的扰动，从而提升了整体钻进系统的运动稳定性；
Ⅲ、瞬态工况下诱导钻进中的扭转弹簧势能释放
匀速切削的钻头在钻进中遇阻时释放储存在所述扭转弹簧中的弹性势能；惯性约束牵连钻进系统所释放的能量自然匹配遇阻能量，以适应钻进遇阻阻力；所述的钻头在钻进中遇阻是指钻头遇卡转速为零，或者钻头遇阻转速降低；
所述的释放能量自然匹配遇阻能量符合能量守恒与动量守恒定理；
Ⅳ、瞬态工况下诱导钻进的约束缓冲
当钻头突破阻力点现转动加速突进，对钻头破岩突进能量动态再分配；
所述的动态再分配是随遇阻时间变化的系统的动量平衡分配；分配给惯性齿圈的能量须使该惯性齿圈回到正向转动；分配给钻头的能量须使该钻头继续匀速钻进运动；
Ⅴ、瞬态工况下诱导钻进的势能补尝
所述瞬态工况下诱导钻进的势能补尝的来源有：
将在钻进中钻柱产生的扭距能量输入补充至扭转弹簧的势能；
将惯性齿圈的正向转动与钻头的匀速钻进运动之间的相对位移变化产生的势能输入补充至扭转弹簧中；
至此，完成了惯性约束牵连运动的诱导钻进。
2.如权利要求1所述惯性约束牵连运动的诱导钻进方法,其特征在于，所述瞬态工况下诱导钻进中的扭转弹簧势能释放时，当所述的钻头遇卡转速为零时，惯性齿圈在扭转弹簧的牵连下停止转动，存在于惯性齿圈中的惯性动能Iω0 2/2与储存的反向势能-mT0θ叠加，储存的反向势能瞬间减小，也瞬间降低了对钻头牵连力矩；这部分减小的储存势能瞬间释放到钻头上，形成对钻头阻力点的冲击，得以突破钻遇卡点的阻力功。
3.如权利要求1所述惯性约束牵连运动的诱导钻进方法,其特征在于，所述瞬态工况下诱导钻进中的扭转弹簧势能释放时，当钻头遇阻转速降低时，惯性齿圈减速到ωi；惯性齿圈的正向惯性动能I(ω0 2-ωi 2)/2与储存的反向势能-mT0θ叠加，瞬间减小惯性齿圈动能和储存势能；减小的反向储存势能瞬间释放到钻头上，使钻头具有足够的扭转能量以克服遇阻力矩。
4.如权利要求2和3所述惯性约束牵连运动的诱导钻进方法,其特征在于，所述的瞬间为10～900毫秒。
5.如权利要求1所述惯性约束牵连运动的诱导钻进方法,其特征在于，所述的惯性约束是基于惯性齿圈通过扭转弹簧连接钻头的机构和钻进系统的公转条件上，在钻头遇阻时刻剪切应力波S还没有传播到惯性齿圈，惯性齿圈也没有产生相应的动态响应，依然保持原来公转速度与方向的转动惯性不变，瞬间构成惯性齿圈在钻头遇阻变化条件下的一种相对静止的惯性运动状态约束。
6.如权利要求1所述惯性约束牵连运动的诱导钻进方法,其特征在于，所述的牵连运动是在遇阻后惯性齿圈和钻头瞬时差动的力学不平衡条件下，由扭转弹簧牵连惯性齿圈相对于钻头产生的周向交变运动。
7.如权利要求1所述惯性约束牵连运动的诱导钻进方法,其特征在于，所述的诱导钻进是指匀速切削运动过程中突遇阻力引发的钻头扭矩和速度变化，导致瞬间释放储能破阻，并及时回收和补充势能的周期性钻进。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101871328A (zh) * | 2010-05-24 | 2010-10-27 | 中国石油天然气集团公司 | 用于钻井中平衡钻井设备反扭矩的行星式钻头总成 |
| CN201679442U (zh) * | 2010-03-29 | 2010-12-22 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 一种用于钻井中平衡钻井设备反扭矩的行星式结构 |
| CN103306606A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-09-18 | 中国地质大学（武汉） | 一种油气深井钻进用行星轮系节能双层钻头 |
| CN103485715A (zh) * | 2013-09-17 | 2014-01-01 | 西南石油大学 | 一种控制反扭矩钻井工具 |
| US20150129308A1 (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-14 | Varel International Ind., L.P. | Coating Of The Piston For A Rotating Percussion System In Downhole Drilling |
-
2017
- 2017-10-24 CN CN201710997940.6A patent/CN107701100B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201679442U (zh) * | 2010-03-29 | 2010-12-22 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 一种用于钻井中平衡钻井设备反扭矩的行星式结构 |
| CN101871328A (zh) * | 2010-05-24 | 2010-10-27 | 中国石油天然气集团公司 | 用于钻井中平衡钻井设备反扭矩的行星式钻头总成 |
| CN103306606A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-09-18 | 中国地质大学（武汉） | 一种油气深井钻进用行星轮系节能双层钻头 |
| CN103485715A (zh) * | 2013-09-17 | 2014-01-01 | 西南石油大学 | 一种控制反扭矩钻井工具 |
| US20150129308A1 (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-14 | Varel International Ind., L.P. | Coating Of The Piston For A Rotating Percussion System In Downhole Drilling |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019011202A1 (zh) * | 2017-07-11 | 2019-01-17 | 西安漫垣机电设备有限公司 | 惯性约束牵连运动的诱导钻进方法和惯性约束诱导钻进装置 |
| US11306537B2 (en) | 2017-07-11 | 2022-04-19 | Xi'an Manyuan Electromechanical Equipment Co., Ltd. | Induced drilling method for inertia constrained implicated motion and inertial constraint induced drilling device |
| CN111950078A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-11-17 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种基于关门冲击载荷的乘用车外后视镜抗抖动设计方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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