佛山升降车租赁， 升降车扭力冲击器的动力特性？？？　佛山升降车出租，佛山升降车公司　在深井、超深井作业的过程中，由于地层硬度不一、岩石硬度增大、可钻性变差、钻柱时常会出现粘滑现象，像拧紧的发条一样，拧紧又突然释放。严重的粘滑现象，不仅会降低钻柱系统的机械钻速，还会影响井下工具的使用寿命，给钻井工程造成了大量的损失。为了解决钻井过程中出现的粘滑问题，本文作者在前期的研究中进行了扭转振动大量研究，得到了高频扭转对于破岩的机理研究，分析了在不同钻压、钻速下直井底部钻柱的运动状态，得出了底部受压的钻柱在不同钻压下会出现三种运动状态；分析了非线性钻头扭矩和钻柱与井壁摩擦扭矩的稳定性，给出了钻柱产生粘滑振动的判别式；建立大位移井钻柱的等效扭摆模型，得到了钻柱所受阻力与钻柱动态位移之间的函数关系；建立了钻头与岩石的切削模型，得出了钻头处扭矩随转速的变化趋势。现有的研究为解决钻柱的粘滑现象提出了一系列的建设性意见，推动了解决钻柱粘滑问题的进展。但是这些研究针对是现有出现粘滑系统的研究，并没有在根本上改变钻柱系统的受力情况，因此，并不能从本质上解决钻柱粘滑现象。基于此，本文提出了一种扭力冲击器，利用钻井液实现能力转换，产生周向的扭矩，改变钻井过程中，钻柱系统的受力情况，达到克服钻柱粘滑、卡钻的目的。

      1结构及原理,   扭力冲击器主要由上接头、上端外壳、中心管、拨叉开关、液压锤、阀体、下端外壳组成。上接头外壳与下接头采用间隙配合，采用挡圈定位。上接头外壳和下接头固定过后，内部形成一个密闭的空腔。空腔内由上往下依次为上接头、中心管、拨叉开关、液压锤、阀体等。上接头上端设有4个通孔，下端与阀体相连接，并形成另一个内空腔。内空腔由内往外依次是中心管、拨叉开关、液压锤。中心管、拨叉开关、液压锤三者之间形成转动配合。中心管上端与上接头相连通，下端与阀体相连通，中间开有环形通孔。拨叉开关四周有换流孔，外壁设有换向块；液压锤四周设有环形通孔，外壁设有两个对称的冲击块，与阀体内壁形成液压锤空腔。扭力冲击器是一种将部分液压能转换为机械能，为钻头提供周向扭矩的井下工具。具体为：假设初始时刻，中心管与液压锤空腔之间的通道打开，阀体空腔与拨叉开关空腔之间的通道关闭，钻井液进入扭力冲击器后，从中心管之间的小孔流出进入液压锤空腔内，推动液压锤和拨叉开关做逆时针运动。当液压锤和拨叉开关与阀体相碰撞时，中心管小孔与液压锤空腔之间的通道关闭，阀体空腔与拨叉开关空腔之间的通道打开，钻井液从上接头处分流，然后通过阀体空腔流到拨叉开关空腔内，推动拨叉开关逆时针运动；拨叉开关与液压锤和阀体相碰撞时，阀体空腔与拨叉开关空腔关闭，中心管小孔与液压锤空腔之间的通道打开，钻井液从中心管之间的小孔流出进入液压锤空腔内，推动液压锤和拨叉开关做顺时针运动。当液压锤和拨叉开关与阀体相碰撞时，中心管小孔与液压锤空腔之间的通道关闭，阀体空腔与拨叉开关空腔之间的通道打开，钻井液从上接头处分流，然后通过阀体空腔流到拨叉开关空腔内，推动拨叉开关顺时针运动。此时一个运动周期完成。

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      2运动特性分析,   根据扭力冲击器的工作特性以及建立模型分析模型的需求，排出其他次要工作因素对主要分析的影响，现对模型提出如下假设：(1)钻井液为稳定的不可压缩流体；(2)单个小孔流出的钻井液压强变化近似忽略；(3)初始时刻，钻井液通过中心管进入液压锤的空腔内，液压锤锤头紧贴空腔内壁，且液压锤即将做逆时针运动。钻井液进入中心管后，由于中心管上有小孔，根据流量守恒定律，扭力冲击器入口的流量、通过一个小孔后剩余的流量与中心管单个小孔流出的流量应满足：123q：q1为扭力冲击器入口的流量，m3/s；q2为通过一个小孔后剩余钻井液的流量，m3/s；q3为中心管单个小孔流出的流量，m3/s。根据一维流动理论，可以算出扭力冲击器入口流量和流速与通过一个小孔后剩余钻井液压强与流速之间的关系为：P1为扭力冲击器入口的压强，MPa；P2为通过一个小孔后剩余钻井液的压强；κ为校正系数；ρ为钻井液密度，kg/m3；u1为扭力冲击器入口的流速，m/s；u2为通过一个小孔后剩余钻井液的流速，m/s。根据入口流速与通过一个小孔后钻井液流速的关系，可以算出通过一个小孔后钻井液流速为：0.08uuLD：L1为中心管小孔孔距，m；D1为中心管的内直径，m。部分钻井液从中心管上的小孔流入液压锤的空腔内，中心管单个小孔流出的钻井液流速为：3123u0.62P：P3为单个小孔流出的压强，MPa。中心管单个小孔流出钻井液流量与流速的关系为：331uqA：A1为中心管单个小孔的面积，m2。每个小孔流出的流量近似相等，则从中心管小孔流入钻井液的总流量为：43qa：a为中心管小孔个数。由于扭力冲击器具有对称性，则进入单侧液压锤空腔的钻井液流量为：5412q,     从中心管小孔处到液压锤空腔内，根据伯努利方程得22Pu：P4为液压锤空腔内压强；u6为液压锤空腔内钻井液流速，m/s。由于钻井液从中心管小孔流出到液压锤空腔内，总流量相等，即：q5=q6(9)液压锤空腔钻井液的流速为：662uqA：A2为液压锤的横截面积，m2。进入液压锤空腔内的钻井液推动拨叉开关和液压锤做往复运动，根据牛顿第二定律有：r3为液压锤的外径，m；r2为液压锤的内径，J1为拨叉开关的转动惯量，kg·m2；J2为液压锤的转动惯量，kg·m2；L3为液压锤锤头的长度，m;θ1为液压锤转动的角度，rad。在初始时刻，应满足：10td：设此时液压锤转动角度为α，可求得所需时间为：碰撞前的液压锤角速度为：碰撞前液压锤碰撞部分的中心处的线速度为：设液压锤与阀体接触力为F1，碰撞过程中，液压锤运动速度为v2，阀体运动速度为v3，由于碰撞时间很短，忽略掉钻井液对液压锤的作用力，对液压锤有：121mdvFdt,   对阀体有：231mdvFdt,   两者相对速度为：r23dvdt：折合质量为：12m,  接触力与压缩量的关系为：m1为液压锤和拨叉开关的质量和，kg；m2为阀体的质量，kg；E为扭力冲击器的弹性模量，GPa；μ为扭力冲击器的泊松比；R为液压锤折合半径，mm。进行变形，得：32212d,  液压锤与阀体碰撞之前，由于阀体静止，则其相对速度为：r01v：根据碰撞前，压缩变形量为0,   根据压缩过程与恢复过程中的对称关系，求得接触力与时间的关系为：321F,  则碰撞过程中，阀体受到的扭矩为：32112rrTF,   钻井液通过上接头处小孔进行分流，此时拨叉开关与液压锤分离，继续逆时针旋转，液压锤与阀体保持原来运动不变，若以阀体为参照物，则拨叉开关的运动与之前液压锤运动方式相同，钻井液进入拨叉开关空腔，推动拨叉开关运动，有：2dPLrrJdt：P5为钻井液进入拨叉开关空腔的压强，MPa；L4为拨叉开关。由于在拨叉开关分离液压锤之前，拨叉开关紧贴拨叉开关空腔内侧，此时拨叉开关满足：设此时拨叉开关相对于液压锤转动角度为β，可求得所需时间为：JtPLrr,   则阀体在此过程中受到的扭矩为：2T然后，液压锤与拨叉开关进行顺时针运动，并与阀体发生碰撞，之后拨叉开关又单独顺时针运动，此时扭力冲击器一个周期的运动结束。扭力冲击器的碰撞频率为：12ftt.

      3算例分析按照前面的建立的计算方法，进行算例分析。分析内容包括在给定扭力冲击器几何参数的基础上，计算不同压强，不同流量下，扭力冲击器的碰撞频率，阀体受到的扭矩。在给定扭力冲击器入口流量分别为q1=10L/s，q1=20L/s，q1=30L/s情况下，分析入口压强对转动频率的影响，结果如图3所示。当入口流量一定时，随着入口压强的增加，扭力冲击器的碰撞频率逐渐增加，也就是说碰撞频率与入口压强呈正比；当入口压强一定时，碰撞频率随着入口流量的增加而减小，也就是说入口流量与碰撞频率呈反比。表示在给定扭力冲击器入口流量分别为q1=10L/s、q2=10L/s、q3=10L/s，入口压强分别为P1=1.1MPa、P1=1.32MPa、P1=1.54MPa的情况下，分析液压锤压缩量随时间的变化情况。假设扭力冲击器逆时针转动为正，顺时针转动为负。在给定压强和流量的情况，当钻井进入液压锤空腔，推动液压锤逆时针运动时，液压锤的压缩量为0，当液压锤与阀体发生碰撞值，压缩量开始增加，当压缩量达到最大值时，压缩量开始减小，直到为0，钻井液进入拨叉开关空腔推动拨叉开关运动，此时液压锤与阀体相对静止，液压锤压缩量为0；然后钻井液又从液压锤空腔进入，推动液压锤顺时针运动，直到液压锤与阀体发生碰撞，压缩量又从0增加到最大再减为0，然后钻井液又推动拨叉开关顺时针运动。然后进入下一个周期。入口流量为20L/s，入口压强不同时，液压锤压缩量随时间的变化关系。在入口流量一定的情况下，入口压强越大，液压锤压缩量越大。入口压强0.88MPa，入口流量不同时，液压锤压缩量随时间的变化关系。在入口压强一定的情况下，入口流量越大，液压锤压缩量越小。在给定扭力冲击器入口流量分别为q1=10L/s、q1=20L/s、q1=30L/s，入口压强分别为P1=1.1MPa、P1=1.32MPa、P1=1.54MPa的情况下，分析阀体受到的扭矩的变化情况。 在给定压强和流量的情况，当液压锤做逆时针运动时，阀体受到扭矩为0，当液压锤与阀体发生碰撞时，阀体受到的扭矩从0开始增加，达到最大值后，又减小为0，然后钻井液推动拨叉开关逆时针运动，之后钻井液推动液压锤顺时针运动，直到与阀体发生碰撞，阀体受到的扭矩又先增加后减小为0，然后钻井液推动拨叉开关顺时针运动直到钻井液进入液压锤空腔推动液压锤运动，下一个周期开始。入口流量为20L/s，入口压强不同时，阀体受到的扭矩随时间的变化关系。在入口流量一定的情况下，入口压强越大，阀体受到的扭矩逐渐增大。入口压强为0.88MPa，入口流量不同时，阀体受到的扭矩随时间的变化关系。在入口压强一定的情况下，入口流量越大，扭矩越小。4实验分析结合算例分析，对扭力冲击器进行实验室分析，实验装备包括井下工具实验台架，泵两台，水箱、进出水管、节流阀两个、旁通阀一个，测试仪器、扭力冲击器。左端加持住扭转振动冲击器，右端起支撑作用。水从水箱内流出，通过调节泵1和泵2，使得扭转发生器运动，然后从回水管流回水箱。

      利用测试仪器与电脑记录的扭力冲击器工作时，压强、流量、碰撞频率的变化情况。测得数据与计算数据进行对比，绘制成图形。测得测试仪器和电脑测得扭力冲击器工作时，扭矩随时间变化的情况。入口流量为20L/s，入口压强为0.88MPa时，测得数据与计算数据对比。在通过台架实验作为验证性实验中，主要从扭力冲击器的碰撞频率和平均扭矩出发，对扭力冲击器结果计算模型进行验证。通过与实验研究对比发现，计算值与实验值存在小许误差，这是由于影响扭力冲击器的工作因素众多，而计算模型则抓住了主要因素进行研究，而忽略其他因素的影响。从数值上，对计算值和实验值进行对比，发现误差能属于能够接受范围内，故计算结果较为准确。

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