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攻克深层破岩提速瓶颈——旋扭冲击工具结构优化设计研究取得新突破

来源:石油工程学院破岩与高压水射流实验室 发布时间:2026-09-07 点击数:

近日,我室课题组在深井、超深井钻井提速技术领域取得阶段性成果,成功完成旋扭冲击工具的结构优化设计。该研究针对深层硬地层钻进的核心痛点,通过系统的数值模拟与机理分析,为提升超深井机械钻速、延长钻头寿命提供了关键技术支撑。

随着油气勘探开发不断向深部地层延伸,钻遇岩石硬度高、研磨性强等复杂工况,导致钻进过程中破岩效率低、机械钻速缓慢,钻头磨损严重等问题日益凸显,严重制约了深井、超深井的钻井周期与开发效益。

针对上述行业技术瓶颈,课题组聚焦旋扭冲击工具的结构优化设计,系统开展了以下三个维度的研究:

建立流场分析与优化技术:针对Φ216mm井眼的具体工况,利用计算流体力学方法对工具内部的流场特性进行了系统分析与结构优化,提升了工具在复杂井段的水力性能;

构建多运动阶段数学及数值模型:精准刻画了旋扭冲击工具在不同运动状态下的动力学响应,确定了各阶段运动状态的准确变化规律;

揭示压耗与安全性规律:建立了工具压耗分析的数学模型与数值模型,明确了不同运动阶段的压耗规律,并通过模拟确定其在各阶段的流速、压力分布规律,进而对工具在极端工况下的安全性进行了全面验证。

基于上述系统性的理论计算与仿真分析,课题组成功完成了旋扭冲击工具的结构优化设计。该成果不仅从机理上解决了工具在深部地层作业时的效率与可靠性问题,更为现场工具选型、参数优化及安全施工提供了直接的理论依据。

下一步,课题组将继续完善工具的工程化设计,加速推进旋扭冲击技术在深井、超深井钻井现场的试验与应用,为我国深层油气资源的高效、安全开发保驾护航。