1、空气锤钻井过程仿真空气锤钻井过程仿真空气锤工作原理空气锤工作原理空气锤工作原理空气锤工作原理空气锤冲击破碎原理：空气锤冲击破碎原理：工作时活塞在高压气体的作用下做高工作时活塞在高压气体的作用下做高频往复运动，不断地冲击钻头尾部。在频往复运动，不断地冲击钻头尾部。在冲击力的作用下，带动位于钻头底部的冲击力的作用下，带动位于钻头底部的复合球齿冲击井底岩石并压碎凿入一定复合球齿冲击井底岩石并压碎凿入一定深度，形成一道凹痕。活塞退回后钻头深度，形成一道凹痕。活塞退回后钻头回转一定角度。之后活塞又开始向前运回转一定角度。之后活塞又开始向前运动，再次冲击钻头尾部，又形成一道新动，再次冲击钻头尾部，又形成一
2、道新的凹痕。两凹痕之间的扇形岩块被由钎的凹痕。两凹痕之间的扇形岩块被由钎头上产生的水平分力剪碎。活塞不断地头上产生的水平分力剪碎。活塞不断地冲击钻头，并从钻头的中心孔连续释放冲击钻头，并从钻头的中心孔连续释放高压空气，从而将岩屑携带出来。高压空气，从而将岩屑携带出来。1.1.外套筒外套筒 2.2.活塞活塞 3.3.钻头钻头 4.4.复合球齿复合球齿 5.5.钻头底面钻头底面 根据波动理论知道，空气锤在冲击钻进时，空气锤钻头单次冲击结束后会反弹回来，为了防止空气锤反弹离开井底岩石，需要在空气锤上施加钻压。此外，施加钻压有助于冲击应力波有效传递到岩石上进行破岩。钻压过大n钻压过大，空气锤钻头齿与岩
3、石接触过于紧密，不便于旋转，增加了钻具的扭矩，增加钻具事故的可能性；n钻头齿与岩石接触过于紧密，使得钻头齿处于高度研磨状态，加重对空气锤钻头齿的磨损，影响空气锤钻头的使用寿命。钻压较小较小的钻压会出现空气锤钻头冲击时反弹，浪费了部分冲击能，降低对岩石的破碎效果；反弹回来的冲击能消耗在空气锤零部件的振动上，加重零部件的振动破坏；钻压过小时，严重时还会出现花键的冷焊现象，影响空气锤的使用寿命。根据现场空气锤应用经验，一般钻压根据以下公式加载：F=a*D 其中：钻压，kN;a:钻压系数，kN/mm,一般取0.09；D：钻头的尺寸，mm；当然上述公式也不是绝对的，现场作业时只是作为推荐值。一般维持在推
4、荐值左右为好。312mm的空气锤钻头钻进时，加载钻压推荐值应为312*0.09，即为：28KN，即为2.8T。1.1.外套筒外套筒 2.2.活塞活塞 3.3.钻头钻头 4.4.复合球齿复合球齿 5.5.钻头底面钻头底面 转速过大n转速过大，空气锤钻头齿线速度增加，尤其是外排齿的线速度增加，空气锤磨损作用加强，影响其使用寿命；n两次冲击的扇形区域增大，依靠回转剪切的扇形区域岩石增多，空气锤钻头的回转扭矩增加，载荷增大。加重对空气锤钻头齿的磨损，影响空气锤钻头的使用寿命。转速较小转速过小，空气锤两次冲击之间的扇形区域较小，容易导致空气锤钻头齿重复破碎，影响机械钻速；空气锤钻头重复破碎容易导致空气锤
5、钻头齿掉入已钻的凹坑内，导致钻头齿的埋齿，严重时导致断齿掉齿。根据现场空气锤应用经验，一般转速根据以下公式加载：R=b*ROP 其中：R：转速，r/h;b:转速系数，r/m,一般取96；ROP：钻进机械钻速，m/h；空气锤机械钻速为30 m/h 钻进时，推荐加载转速应为2880r/h，即为：48 r/min。空气锤钻井空气锤钻井技术限制因技术限制因素素地层出水或是地层出水或是地层潮湿地层潮湿井壁不稳定，井壁不稳定，出现坍塌，卡出现坍塌，卡钻埋钻等井下钻埋钻等井下复杂问题复杂问题钻遇储层，井钻遇储层，井控不易控制控不易控制泡沫空泡沫空气锤钻气锤钻井技术井技术反循环反循环空气锤空气锤钻井技钻井技术术雾化空雾化空气锤钻气锤钻井技术井技术地层潮地层潮湿、地湿、地层出水层出水对空气锤的磨损机理进行了研究；加强材质的选择，对钻头齿材料选择复合结构材料；加强了结构设计，采用具有保径功能的钻头，特别是“三翼面”保径结构，使得钻头的保径效果大大提高，同时提高了钻头的使用寿命。柱面柱面保径保径齿齿
