一、空气锤的设计计算（论文文献综述）
赵之[1]（2015）在《气体钻水平井用空气锤工作性能研究及改进设计》文中提出近年来,大规模、低丰度、难动用油气资源的开发力度不断加大。当遭遇薄层、多层、致密储层及强水敏性地层时,使用具有良好保护储层效果的气体钻井技术,通过钻水平井打开储层不失为一种较好的解决办法,即为气体钻水平井技术。现今液体钻水平井中通常使用容积式螺杆马达作为井下动力钻具,从而完成增斜、减斜及稳斜操作。而现有的螺杆马达基于液体钻井设计,常规空气锤基于垂直钻井设计,二者都不能直接适用于气体钻水平井技术,缺乏可靠的井下动力钻具制约了该技术的发展。上世纪90年代至今,为了突破这个技术瓶颈,国内外研究者一方面将用于液体的螺杆马达钻具改装为气动螺杆钻具;另一方面则尝试将常规空气锤进行改装,使其能用于水平井,并具有导向钻进的能力。经过一系列的研究已有成系列的气动螺杆产品。然而螺杆钻具的动力原理限制了其用于气体这种可压缩型流体时的使用效果。理论研究及现场应用都证明了气动螺杆钻具具有输出扭矩小,随扭矩下降转速迅速上升的缺陷。同时,水平井用空气锤也处于不断发展之中,已有的一些将常规空气锤改进为水平井用空气锤的设计,用于实际钻井实验后,出现了扭矩不足,容易卡死的情况。为了解决现有的水平井用空气锤性能不佳的情况,本文首先建立了空气锤井底工作过程的数学计算模型,编制了空气锤工作过程的仿真计算软件,进行了空气锤多角度工作台架实验,并结合台架实验对数学模型的准确性进行验证,随后利用建立的仿真软件,从活塞往复振动机构及自转机构的附加两方面入手,对现有水平井用空气锤性能下降的原因进行分析。最后基于各项分析结果,对现有水平井用空气锤提出了优化建议,并提出了一种新型水平井用空气锤的设计方案。本文建立的井底空气锤工作仿真计算软件能良好的模拟空气锤井底工作的真实状态,计算结果均能较好的和台架实验结果相符合。建立的空气锤性能测量方法方便可靠。通过计算分析解释了现有的几种水平井用空气锤工作性能较差的原因,并提出了一种新型水平井用空气锤设计,其各部分均基于本文的各项研究结果进行了优化。优化后的活塞往复振动机构冲击次数、输出转速及总输出功均得到20%～30%的提升,且即便在扭矩过大无法转动的情况下,其自转机构也能利用冲击破岩过程中钻齿反弹产生的转动扭矩为零的这段时间转动空气锤锤体。
甘心[2]（2016）在《油气勘探钻井用闭式循环空气锤及三通道钻具系统研制与分析》文中认为油气资源作为现代产业以及经济增长的重要助推器,在经济全球化的背景下具有无可替代的地位及意义,并已成为世界各个国家和地区综合国力及国家安全、稳定的主要标志。而在油气资源勘探开发中,钻井工程是直接了解地下地质情况,以及发现和开发油气资源最有效、最准确的手段。21世纪油气资源勘探钻井技术发展的趋势为:更快、更深、更清洁、更廉价。如今,世界各国都在对油气勘探钻井的提速技术及机具系统开展大量形式各异的研究和试验工作,提出了许多已经行之有效的钻井提速技术并研发出相应的钻进机具。而随着我国深井、超深井、水平井以及定向井所占比重不断扩大,遇到地质条件复杂、低渗透、埋藏深等地层的几率也不断增加,为了解决上述地层中钻进效率低、井下复杂事故多、钻井周期长、成本高等突出难题,提高我国在复杂条件下的油气藏以及品质较差储层的单井产量和采收率,推动我国油气资源勘探钻井提速技术的发展,本文创新研发出了一套集合空气锤高效碎岩旋冲钻井、压缩空气封闭循环、钻井泥浆辅助碎岩及排屑和护壁等多个优点于一身的多工艺、多介质的复合式钻井新技术及配套钻具系统,并针对其中的关键环节进行相应的计算公式推导、数值模拟分析以及模拟试验。本论文的研究内容及结论主要有:（1）研发出一套新型闭式循环空气锤及三通道钻具系统,具体包括:带有防掉落机构的BQ-190闭式循环空气锤及配套球齿钻头、TSB-146同轴三壁钻杆以及三通道四方主动钻杆。（2）这套闭式循环空气锤及三通道钻具系统能够实现一种新型的多工艺、多介质的复合式钻井技术,具体为:当闭式循环空气锤与常规硬质合金球齿钻头配合时,可以实现“空气锤旋冲钻进+钻井泥浆正循环或者反循环排屑、护壁”的钻井技术;与喷射钻头配合时,可以实现“空气锤旋冲钻进+泥浆高压喷射碎岩”的钻井技术;与气举反循环钻头配合时,可以实现“空气锤旋冲钻进+气举反循环排渣”的钻井技术。（3）通过ANSYS-LSDYNA有限元分析软件对球齿钻头强度进行分析得出:防掉落罩与钻头连接配合区段的应力值明显小于钻头尾部及颈部各段的应力值,较大限度地减小了钻头在防掉落罩配合段发生断裂的可能性,有效地起到防止当钻头尾部及颈部发生断裂时,钻头冠部落入井底的恶性事故。（4）通过应力波理论和弹塑性理论相关知识推导得出:齿孔过盈量主要受以下几个因素影响:活塞冲击末速度（vc）、钻头本体和合金齿材料性能（E、ρ、γ、σs）、合金齿径（d）、齿孔深度（h）以及相邻齿孔壁之间距离（l）。（5）通过ABAQUS有限元分析软件对合金齿与齿孔间过盈配合进行动态分析,得出:1)在合金齿压入齿孔后,齿孔侧壁的应力和位移大小及变化幅度均最大,且往往处于塑性变形状态,而在远离齿孔侧壁的钻头胎体中,应力和位移大小及变化幅度逐渐减弱并趋于平稳;2)在相同过盈量和动摩擦系数条件下,合金齿直径越大,对齿孔周围胎体产生的应力值和位移量越小;3)在相同齿径和动摩擦系数条件下,过盈量越大,对齿孔周围胎体产生的应力和位移值越大,变化幅度越明显;4)在相同齿径和过盈量条件下,动摩擦系数越大,对齿孔周围胎体产生的应力和位移值越大,变化幅度越明显。（6）通过对闭式循环空气锤动力系统进行分析得出:1)圆底型中心孔底的应力集中区域以及与钻头底唇面之间的应力值明显小于平底型和尖底型,且对钻头下部各变截面的应力值影响也优于平底型和尖底型;2)当钻头的圆底型中心孔深度为340 mm时,其颈部、冠部以及中心孔与底唇面之间的应力值最小。（7）通过流体力学相关理论推导TSB-146三壁钻杆压力降的计算公式得出:1)在三壁钻杆进、排气道各结构尺寸确定后,其沿程压力损失与空压机容积流量Q0的1.75次方成正比,与供气压力p的0.75次方成反比;2)三壁钻杆进、排气道的局部压力损失与容积流量Q0的平方以及局部压力损失系数ζ成正比,与供气压力p成反比。（8）通过Flow Simulation分别对TSB-146三壁钻杆及三通道四方主动钻杆进、排气道压力降进行分析得出:1)三壁钻杆进、排气道采用导正凸台端面突出于接头底端面一定距离的结构设计所产生的压力降和压缩空气流速波动幅值最小;2)无论是三壁钻杆还是三通道四方主动钻杆,其进、排气道的压力降均随供气量的增大而加速增大,随着供气压力的增大而逐渐减小,并且排气道的压力降均小于进气道的压力降。（9）采用模拟试验的方法对测试管路压力降进行监测,得出:1)压力降随着管路长度的增加而加速增大;2)压力降随着过流断面积比的增大而减小;3)在气水混合流体中,压力降随着液相含量的增大而加速增大。本论文的创新点主要有:（1）首次研发出能够适用于油气资源勘探钻井用的闭式循环空气锤及同轴三通道钻具系统,其中包括:带有防钻头掉落机构的BQ-190闭式循环空气锤及配套球齿钻头、TSB-146三壁钻杆以及三通道四方主动钻杆。（2）结合闭式循环空气锤及三通道钻具系统的结构特点,首次提出一种集合了空气锤高效碎岩旋冲钻进、压缩空气封闭循环、钻井泥浆辅助碎岩及排屑和护壁等多个优点于一身的多工艺、多介质的复合式钻井新技术。（3）采用应力波理论及弹塑性理论推导出钻头齿孔过盈量的理论计算公式,并采用有限元软件开展合金齿与齿孔之间过盈配合的动态分析,研究了不同合金齿径、不同过盈量以及不同动摩擦系数对齿孔周围胎体应力和位移的影响。（4）针对三种不同中心孔底（平底型、尖底型和圆底型）形状的钻头强度以及中心孔深度对钻头下部强度的影响进行研究,最后得出较优的结构参数。（5）采用流体力学知识推导出TSB-146三壁钻杆压力降的理论计算公式,并采用Flow Simulation对TSB-146三壁钻杆及三通道四方主动钻杆进气道和排气道压力降进行分析,研究各自在不同供气量和供气压力条件下的压力降大小及变化趋势。
王德贵[3]（2011）在《新型自转式空气锤产品研制》文中认为空气锤钻井技术以小钻压、低转速、机械钻速高、防斜能力强等技术优势,在钻进硬质、复杂、高陡、易斜地层中取得了良好的经济效益,成为气体钻井的首选。然而作为气体钻井主要破岩工具的空气锤在现场应用中也存在钻头掉落、钻具失效、不能应用于水平井、大位移井、定向井钻井作业等不足,这严重影响了空气锤的钻进效率和应用范围。本文在深入调研国内外空气锤的基础上,应用现代凿岩理论,设计了一种新型自转式空气锤,它依靠高压气体提供的动力实现钻头冲击和旋转两个运动,在工作时,钻杆不旋转,有效的减轻了钻柱的受力情况,同时该空气锤采用一种新的防掉机构,以避免钻头落井等井下事故。开展新型空气锤—自转式空气锤的研究,必将为空气锤在定向井、大位移井、水平井等现代钻井技术的应用方面开辟新的领域,是空气锤未来的主要发展方向。本论文开展的具体工作如下：（1）国内外空气锤的文献调研。收集了国内外有关空气锤的文献资料、专利及在我国油气田的现场应用现状。（2）空气锤结构及工作原理研究。收集了国内外典型的空气锤结构,研究其工作原理,确定自转式空气锤结构设计的原则及方法。（3）自转式空气锤整体结构设计。设计了两种自转式空气锤的设计方案,并对其进行了优选,应用凿岩理论对其工作参数、结构参数及性能参数进行设计计算,利用Pro/e软件建立了自转式空气锤的三维实体模型。（4）主要部件的强度校核。利用理论计算及有限元分析的方法对螺旋棒与螺旋母、活塞与传动套、传动套与钎头等进行强度校核。（5）活塞—钎头冲击动力学分析。利用冲击动力学软件ANSYS/LS-DYNA建立了活塞—钎头的冲击动力学模型,对其强度进行了冲击动力学分析,并在此基础上对钎头和活塞结构进行了优化,研究了冲击过程中的能量转化规律和活塞的冲击末速度与最大Von Mises应力间的关系。（6）针对设计的自转式空气锤加工、组装样机并进行样机室外试验,验证了结构设计的可行性。
刘建林[4]（2009）在《气体钻井用贯通式潜孔锤关键技术研究》文中研究指明空气锤钻井技术的成功应用为气动潜孔凿岩工具的发展和使用提供了广阔的空间。本文针对气体钻井用贯通式潜孔锤的关键技术问题进行了研究,旨在将贯通式潜孔锤全孔反循环钻进技术引入油气勘探开发气体钻井领域,为解决当前石油工业上游领域所面临的低压、低渗、低产油气藏的高效开发问题和提高复杂地层、深井硬岩地层钻进速度等难题提供有利技术支持。首先,本文综合分析了贯通式潜孔锤在气体钻井中应用的可行性及贯通式潜孔锤反循环气体钻井潜在的技术优势,确定专用反循环钻头的研制与循环系统注气参数的选择为气体钻井用贯通式潜孔锤关键技术所在。其次,为设计出适合气体钻井用的、性能良好的反循环钻头,从流体通道改进设计与钻头体底面轮廓形状优选两面进行了研究。研制了反循环钻头井底流动模拟实验器,通过实验测试对比了不同结构形式内喷孔,不同钻头底面轮廓形状及不同底喷孔布置方式对反循环形成效果的影响,确定了有利于提高反循环钻头性能的流道设计形式和钻头底面轮廓形状。借勘商用CFD软件对反循环钻头局部流场进行了数值模拟分析,揭示了不同结构形式流道及底面轮廓形状对反循环形成效果的影响机理。理论分析、实验研究和数值模拟得出的结论和认识为大直径反循环钻头的设计提供了重要依据,基于上述结论设计制造了气体钻井用反循环钻头。最后,对贯通式潜孔锤气体钻井循环系统注气参数选择进行了初步研究,建立了中心反循环排渣通道与双壁钻具环状注气通道内压力分布模型,给出了一种计算反循环排渣所需最小气体体积流量的方法,为贯通式潜孔锤气体钻井地表注气设备的配置提供了参考。
叶永盛[5]（2013）在《空气锤仿真电算研究》文中认为随着钻井向大直径、深井眼方向发展及水平井的日益增加,硬地层钻井、加压等问题日益突出,如钻头寿命短、钻进效率低、成本高、钻井周期长等。空气锤钻井技术除了具有空气钻井的特点外,还具有钻压小、易斜地层可提高井身质量、硬地层钻速快、可有效清除井底岩屑、减少钻具磨损、应用范围广等特点,可较好地解决上述问题。空气锤是这项技术的核心部件之一,其设计、性能优劣评价可通过仿真电算实现。本文在分析空气锤结构,了解了空气锤钻进特点、适用地层、应用领域和发展趋势基础上,运用固体运动学、动力学、气体动力学等相关理论,建立了空气锤的数学模型。主要理论方程包括：气体状态方程与能量方程、稳定流基本方程、气体能量平衡微分方程、有效热效率方程、活塞运动微分方程等。通过对空气锤配气过程和运动机理的分析,假设仿真条件,运用有限差分原理,开发了空气锤仿真电算软件。该软件能对空气锤的运动过程进行仿真计算,以数据表的形式可以看到每一微段内气体状态参数和运动参数的计算结果,绘制了前后气室压力曲线、速度轨迹曲线、位移轨迹曲线、耗气量轨迹曲线、加速度轨迹曲线,通过这些曲线可以看到空气锤的内部动力过程。此外,计算机通过若干个周期计算,可输出空气锤所有工作性能参数的计算结果：活塞实际行程、单次冲击功、冲击频率、耗气量、风压、冲击功率、有效热效率等。根据计算的结果,找出了空气锤结构参数等对性能的影响规律,如气源压力、配气行程、结构行程、空气锤重量、活塞中心孔直径、活塞粗端直径、活塞细端直径。开发出的空气锤仿真电算软件可指导空气锤进行设计,设计出的空气锤在实际生产得到了较好地应用,为社会创造一定的经济价值。
刘权萍[6]（2006）在《空气锤工作机理的计算机仿真研究》文中进行了进一步梳理本文针对目前钻井成本高；深部地层钻速太低；复杂地层、深井井斜突出；水平井加压困难；大尺寸井眼钻速低等问题，综合分析了空气锤在国内外相关应用、发展历史及相关文献，空气锤具有钻压小，转速低，钻孔质量好，井斜和循环漏失小，钻铤数量减少，消除井下复杂而昂贵的钻具组合（BHA），改善钻具受力和钻具磨损，延长钻头寿命，大大地提高机械钻速、很大程度上降低钻井成本和钻井时间，尤其是用空气锤钻大尺寸表层井眼取到很好的经济效益。 本文研究建立在剖析空气锤类型结构的基础上，着重考虑以下三个方面问题：其一、钻头直接关系到钻井时间和钻井成本，文中详细论述了空气锤钻头的发展历程，分析了空气锤钻头的不同端面设计的优缺点，并分析了平底钻头和增强齿平底钻头的应用效果，这为如何正确的选用空气锤钻头提供了依据。 其二，运用运动学、动力学、气体动力学、热力学等知识建立了空气锤的数学模型：即气体状态方程、气体能量平衡微分方程、气体流动方程、气体绝热方程，并对其性能参数的数学表达式进行了推导。通过分析空气锤工作机理的基础上假设了仿真条件，运用差分有限原理对空气锤的内部运动过程进行计算机仿真，以数据表的形式可清楚看到每一微段运动参数及气体状态参数的计算结果，绘制了压力时间曲线、速度时间曲线、速度位移曲线、时间位移曲线，这些曲线揭示了空气锤的内部动力过程。空气锤最终的工作性能参数须由计算机计算往复运动若干个周期，待计算结果趋于稳定后输出了包括了空气锤全部工作性能参数的计算结果：周期、单次冲击能、冲击频率、冲击末速度、活塞实际行程、冲击功率、耗气量和有效热功率。 最后主要讨论了空气锤的参数对性能的影响。空气锤的工作参数与许多因素有关，如气源压力、活塞质量、背压、配气行程、结构行程、前后气室面积、前后气室长度、前后气室进出口面积。由于文章篇幅的限制，仅列出了气源压力、背压对空气锤工作参数的影响规律。
赵岩顺[7]（2019）在《三通道空气锤钻具系统研制与流体特性分析研究》文中研究指明21世纪油气资源勘探钻井技术开发领域及其应用发展,会以更快的钻井速度、更短钻井周期、工作中的更高有效钻井率,工艺技术上可以进行更深的陆地钻井和海洋钻井,在钻井过程中钻井技术对环境更友好、破坏更小,开采开发资源时能够在钻进过程中、钻进过程后储层资源不被干扰破坏,钻井技术实施成本低、投入可控（如每吨石油开采较低的钻井成本）。而为了解决我国资源勘探开发面临的复杂地表地质条件、低渗透、深埋等问题,钻井新技术的开发发展十分必要。气动潜孔锤钻井技术是将冲击钻井和旋转钻井结合起来的一种钻井工艺方法。自20世纪初发明以来在矿山、采石、地质勘查、水文水井、工程施工、石油钻井等领域得到了广泛应用。但囿于其钻进机理,传统空气锤在深井钻进时,由于井底围压的升高,导致地面供气装置必须提供更高的供气压力、更多的气体流量来平衡井底围压,限制了其在油气钻井等深井领域的应用。有鉴于此,课题组研发了一套可用于复杂深地层的钻探组合系统。集高效空气锤凿岩、旋转冲击凿岩、压缩空气密闭循环、泥浆辅助破岩、碎屑清除、保护孔壁等特色技术于一身的钻井工艺。在钻进时可以实现压缩空气、钻井泥浆分别独立密闭循环。实现钻进中不受井底围压限制,不受井底含水量限制等多项功能。钻进系统主要设计研发的部件包括:（1）BQ-190型密闭循环空气锤;（2）配套的可实现不同钻进工艺的钻头;（3）用于实现多介质密闭循环的TSB-146型同轴三通道钻杆;（4）与地面上钻机设备、空气压缩机设备相连接的气水龙头、与同轴三通道钻杆连接的三通道四方主动钻杆。论文以下各章节对实现该钻进工艺的关键技术进行了介绍描述,对钻进工艺中研发设计的关键部件分别进行了结构设计、材料加工工艺等方面的分析、对关键部件性能进行了数值模拟分析,对其中重要部件应用时面临的主要困难进行了预测分析,并进行了相应的理论计算公式推导、仿真分析和仿真试验。本论文的主要研究内容有:（1）提出了闭式循环空气锤及三通道钻具系统钻进工艺技术,并进一步阐述其钻井工艺原理;（2）对用来实现闭式循环钻进工艺的空气锤钻具系统进行功能研发、结构设计、材质选择、热处理工艺设计,主要包括以下:（1）对BQ-190型闭式循环空气锤进行的功能实现机理、结构设计定型、内部构件设计进行研发;（2）对与空气锤配套的球齿钻头进行结构分析、尺寸设计、加工材质选择、热处理工艺设计;（3）对TSB-146型三通道钻杆的功能实现、结构设计、加工材质选择进行了分析;（4）对三通道四方主动钻杆进行结构设计定型分析。（3）对钻具系统的数值模拟分析,其中包括:（1）对闭式循环空气锤进行的流场数值分析;（2）对配套的钻头孔底结构流场进行分析;（3）对TSB-146三通道钻杆内部通道进行流场压降分析,对钻具系统中三通道四方主动钻杆的进排气通道进行内部流场分析。（4）通过流体力学相关理论,对同轴三通道钻杆进行压降损失分析;（5）采取模拟试验方法,根据现有实验条件,设计钻杆工作压降损失模拟系统,观测分析在管路不同长度条件、不同过流断面突变情况下压降变化规律,通过改变两相流体中液气混合比例,分析不同混合比例的两相流体对钻具系统压降造成的影响。本论文的创新点主要有:（1）提出了可用于复杂地层的空气锤闭式循环钻进新工艺。该工艺集高效空气锤凿岩、旋转冲击凿岩、压缩空气密闭循环、泥浆辅助破岩、碎屑清除、护壁等特色于一身。在钻进时可以实现压缩空气、钻井泥浆独立密闭循环;（2）针对该钻进工艺,研发设计了相应的钻具系统。主要设计研发的部件包括:（1）BQ-190型密闭循环空气锤;（2）配套的实现钻进工艺的钻头;（3）用于实现多介质密闭循环的同轴三通道钻杆;（4）与地面上钻机设备、空气压缩机设备相连接的气水龙头、与同轴三通道钻杆连接的三通道四方主动钻杆;（3）在结合对设计的钻具系统工艺实现机理分析基础上,应用分析软件进行了钻具系统多个部件的不同运行环境数值模拟分析,完成部件设计的验证与优化,为进一步作业提供理论依据与数据支撑;（4）采用流体力学等相关学科的基础理论知识,在分析钻具运行环境基础上,推导了压降的理论计算公式。对三壁钻杆工况下的压缩空气损失进行分析;设计运用模拟试验方式,分析了不同长度、不同截面突变和不同气水混合条件下试验管道的压降变化,通过试验数据与理论计算数据进行对比,为进一步完善工艺生产提供帮助。
刘小军[8]（2011）在《7英寸定向空气锤研制》文中研究说明空气锤钻井技术是应对硬地层、中硬地层最有效的破岩方法之一,以其钻进速度快、钻井成本低、井眼直等优点受到了广泛的应用。为了实现单井高产,储层损害小的目标,最理想的钻井方式是用空气锤来钻水平井。目前空气锤用于水平井、定向井的钻进存在着井眼不规则、井壁不光滑、固井质量不好等问题,文章针对这些存在的问题,对空气锤进行全面调研基础上,借鉴国内潜孔锤和凿岩机工作原理,进行了细致研究,创新性的将空气锤与凿岩机原理相结合,设计了一种新型的利用高压气体驱动并能够实现自动旋转的定向钻井用空气锤。新型定向（旋转）空气锤采用旋转的活塞在上行返程过程中（达到上行死点前）以一定的速度撞击配气座下部的特殊齿形产生周向力,产生的周向力矩通过传动机构传递到空气锤壳体,旋转的壳体带动钻头旋转,实现钻头角度调整与钻头自动加压的目的,从而实现定向、水平钻进,同时旋转的壳体能够光滑井壁,提高井眼质量,达到提高固井质量的目的。本文详细介绍了定向空气锤的工作原理和结构特点,创新的设计出了定向空气锤回转接头、减震机构、转筒、配气座、旋转活塞等关键部件。建立了定向空气锤活塞的运动学、动力学模型,空气锤内部腔室气体的状态方程、活塞运动速度的微分方程、活塞运动位移的微分方程、气体流动状态方程与数值分析相结合,使用MATALB软件进行仿真分析。运用有限元分析软件ABAQUS对定向空气锤的主要零部件进行了强度校核,确保能够满足井底复杂条件下的工作要求。正在申请定向（旋转）空气锤的国家发明专利和实用新型专利,绘制了CAD图纸,目前正在进行样机的加工,下步工作将进行现场试验。
陈志学[9]（2006）在《气体钻井工艺技术理论及应用研究》文中指出气体欠平衡钻井，可以采用空气、天然气、氮气、柴油机尾气作为循环介质，其循环系统的压力分布、钻井机械的选择、钻井参数的合理配置与传统钻井方式相比有着很大的区别。与传统钻井液钻井相比，气体钻井具有提高钻速、保护油气层、降低钻井综合成本等优势，在国内外有着越来越广泛的应用。国内关于气体钻井的理论研究及参数计算起步较晚，因此对气体钻井流体动力学进行系统的研究，形成一套简捷、准确、系统的气体钻井流体力学参数设计、计算及控制理论，是十分重要的课题。本文研究目的就在于通过对气体钻井理论进一步地研究，为气体钻井中流体动力学主要参数的计算提供理论保障和技术支持。 论文在进行大量调研和现场试验应用的基础上，对气体钻井做了系统的研究分析。主要从岩屑携带、循环系统的压力分布、井眼稳定等方面入手，对BoYun Guo气体钻井流体力学参数计算模型、方法进行分析、评价。文章重点对气体钻井循环系统的压力分布进行了计算，同时，还详细分析了影响气体钻井井壁稳定性的因素，并对其进行了系统的计算，最终建立起了一套气体钻井的工艺技术流程；另外，介绍了空气钻井、井场布置、空压机主要参数选择以及对空气钻井参数的影响，空气锤钻井工艺的原理和技术流程等。 对本文计算出的气体钻井流体动力学参数在油田进行了试验验证。玉门油田利用空气钻井进行钻速试验，钻井速度比常规钻井液钻井提高5倍以上，是加快逆掩推覆体地层和白垩系地层钻井速度的唯一技术手段；气体钻井在油田的试验应用见到了非常显着的效果，给油田的勘探开发带来了巨大的经济效益。
李宇[10]（2017）在《涪陵岩溶地层反循环空气锤钻井技术研究》文中研究表明涪陵国家级页岩气示范区钻井工程逐渐向焦石坝构造南部扩展,雷口坡-嘉陵江组沉积一套泥灰岩、白云岩夹膏盐岩,胶结较疏松,溶洞、溶孔发育,地质条件极其复杂。该区域导眼和一开井漏情况非常严重,堵漏成功率极低。为解决井漏问题,曾尝试采用常规空气钻井,但由于地层出水,常规空气钻也无法进行下去,不得不转换为充气钻和泡沫钻,一旦钻遇溶洞又严重失返,井筒内不能建立循环,易发生沉砂卡钻事故。目前只能采取清水抢钻完成导眼和一开施工,清水用量极大,由于山高路远,清水抢钻费用非常高昂。反循环空气锤钻井技术兼具气体钻井、冲击旋转钻井、反循环钻井三者的优点,钻遇溶洞或大裂缝也不会因出现漏气而终止钻井,循环介质上返速度高、携带岩屑能力强,很少出现岩屑重复破碎,对地层出水问题不敏感,具有常规空气锤钻井不可比拟的优势,是解决焦石坝雷口坡至嘉陵江组岩溶地层严重井漏的有效方法。国内气体反循环钻井技术主要用于地矿部门的勘探和普查,在石油勘探领域的钻井工程中还未使用过,尤其在深井,大尺寸井眼内使用效果有待检验。本文主要探讨了空气反循环技术在涪陵地区页岩气井中的使用情况,为涪陵地区的施工提供理论支撑,对空气锤反循环钻井设备进行介绍和选型,同时优选合理的算法计算最小注汽量、钻具的流体压耗以及管柱的冲蚀磨损量,为涪陵地区的钻井施工提供数据支撑。
二、空气锤的设计计算（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、空气锤的设计计算（论文提纲范文）
（1）气体钻水平井用空气锤工作性能研究及改进设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 气体钻水平井井下动力钻具的发展现状 |
| 1.2.1 气动螺杆钻具的发展现状 |
| 1.2.2 自转式空气锤的发展现状 |
| 1.2.3 气体钻水平井的相关尝试 |
| 1.3 本文研究的意义及内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 空气锤活塞往复振动及自转机构分析 |
| 2.1 无阀式空气锤活塞往复振动机构分析 |
| 2.2 常规空气锤往复振动机构用于水平井钻井面临的困难 |
| 2.3 水平井用空气锤的自转机构分析 |
| 2.3.1 自转空气锤分类 |
| 2.3.2 几种典型自转式空气锤结构 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 空气锤井底工作状态仿真软件 |
| 3.1 空气锤活塞往复振动机构计算模型 |
| 3.1.1 空气锤工作过程仿真条件的假设 |
| 3.1.2 活塞往复振动工作过程数学模型建立 |
| 3.2 冲击破岩过程应力波计算模型 |
| 3.2.1 数学模型 |
| 3.2.2 应力波迭代过程优化 |
| 3.3 气体钻井井筒内流动模型 |
| 3.3.1 气体钻井井筒及环空流动方程 |
| 3.3.2 空气锤的压降 |
| 3.4 仿真软件的编制 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 空气锤水平钻进台架实验及模型验证 |
| 4.1 空气锤的性能测量方法设计 |
| 4.1.1 常规外部参数测量 |
| 4.1.2 高速摄像系统 |
| 4.1.3 应力波测量系统 |
| 4.2 多角度空气实验架设计 |
| 4.2.1 方案设计 |
| 4.2.2 具体设计 |
| 4.3 空气锤多角度钻进实验 |
| 4.3.1 工作角度对启动状态的影响 |
| 4.3.2 工作角度对工作性能的影响 |
| 4.4 仿真计算模型的计算过程 |
| 4.4.1 初始数据的输入 |
| 4.4.2 活塞运动部分计算 |
| 4.4.3 撞击后应力波部分计算 |
| 4.4.4 重复迭代过程 |
| 4.5 结果及仿真模型的验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 水平井用空气锤活塞往复振动性能分析 |
| 5.1 空气锤的配气结构 |
| 5.1.1 空气锤的实际配气机构 |
| 5.1.2 配气机构的简化 |
| 5.2 消除死点对空气锤活塞往复振动性能的影响 |
| 5.2.1 现有的消除死点的配气结构 |
| 5.2.2 配气结构对比 |
| 5.3 井斜角变化对空气锤活塞往复振动性能的影响 |
| 5.3.1 影响机理分析 |
| 5.3.2 多参数分析 |
| 5.3.3 角度变化对后坐力的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 现有水平井用空气锤自转机构优选分析 |
| 6.1 空气锤自转机构结构分析 |
| 6.1.1 自转机构作用力分析 |
| 6.1.2 空气锤锤头转动阻力分析 |
| 6.2 自转机构布置优选分析 |
| 6.2.1 冲程布置式 |
| 6.2.2 回程布置式 |
| 6.2.3 回程冲击式 |
| 6.2.4 布置方式优选 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 新型水平井用空气锤设计方案 |
| 7.1 启动阀设计及其对水平井用空气锤工作性能的优化 |
| 7.1.1 启动阀结构设计及启动机制 |
| 7.1.2 附加启动阀的性能优化分析 |
| 7.2 针对井斜角改变的性能优化 |
| 7.3 自转机构设计设计 |
| 7.3.1 撞击反弹引起的锤齿脱离现象分析 |
| 7.3.2 通过机械自转机构利用反弹现象的可行性分析 |
| 7.3.3 使用带中空转子的气动螺杆马达作为空气锤自转机构的分析 |
| 7.4 活塞结构设计 |
| 7.5 传动轴设计 |
| 7.6 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 论文创新点 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 |
（2）油气勘探钻井用闭式循环空气锤及三通道钻具系统研制与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 油气勘探钻井提速技术 |
| 1.2.1 复合式钻井技术 |
| 1.2.2 旋冲钻井技术 |
| 1.2.3 气体钻井技术 |
| 1.2.4 高压喷射钻井技术 |
| 1.2.5 水力脉冲式空化射流钻井技术 |
| 1.3 空气锤在油气资源勘探钻井应用及发展现状 |
| 1.3.1 空气锤在垂直井应用及发展 |
| 1.3.2 空气锤在水平井及定向井应用现状 |
| 1.4 论文研究的目的及意义 |
| 1.4.1 论文研究的目的 |
| 1.4.2 论文研究的意义 |
| 1.5 论文研究的内容和方法 |
| 1.5.1 论文研究内容 |
| 1.5.2 论文研究方法 |
| 本章小结 |
| 第2章 闭式循环空气锤钻井工艺研究 |
| 2.1 闭式循环空气锤钻井工艺原理研究 |
| 2.2 闭式循环空气锤钻井工艺特点 |
| 2.3 闭式循环空气锤钻井工艺应用在油气勘探钻井的可行性 |
| 本章小结 |
| 第3章 闭式循环空气锤及三通道钻具系统研制 |
| 3.1 BQ-190闭式循环空气锤研制 |
| 3.1.1 BQ-190闭式循环空气锤内部结构设计 |
| 3.1.2 BQ-190闭式循环空气锤性能指标 |
| 3.1.3 BQ-190闭式循环空气锤防钻头掉落机构设计 |
| 3.1.4 BQ-190闭式循环空气锤内部主要零件设计 |
| 3.2 球齿钻头结构设计 |
| 3.2.1 钻头整体结构参数 |
| 3.2.2 钻头底面结构设计 |
| 3.2.3 钻头布齿设计 |
| 3.3 同轴三通道钻具系统研制 |
| 3.3.1 TSB-146同轴三壁钻杆研制 |
| 3.3.2 三通道四方主动钻杆研制 |
| 本章小结 |
| 第4章 钻头齿孔过盈量计算公式推导及模拟分析 |
| 4.1 齿孔过盈量计算公式推导 |
| 4.2 合金齿与齿孔过盈配合的数值模拟分析 |
| 4.2.1 ABAQUS简介 |
| 4.2.2 前处理操作 |
| 4.2.3 结果分析 |
| 4.3 配套球齿钻头齿孔过盈量及固齿工艺选定 |
| 本章小结 |
| 第5章 闭式循环空气锤动力系统强度分析 |
| 5.1 ANSYS-LSDYNA简介 |
| 5.2 闭式循环空气锤动力系统模型建立及前处理 |
| 5.2.1 建模及网格划分 |
| 5.2.2 前处理参数设定 |
| 5.3 应力波在活塞及钻头内的传递分析 |
| 5.4 活塞及钻头各变截面的应力分析 |
| 5.5 钻头中心孔孔底形状对钻头下部的应力分析 |
| 5.5.1 三种中心孔孔底形状钻头轴向截面应力分析 |
| 5.5.2 三种中心孔孔底形状钻头颈部变截面的应力分析 |
| 5.5.3 三种中心孔孔底形状钻头冠部变截面的应力分析 |
| 5.5.4 三种钻头中心孔底与底唇面之间的应力分析 |
| 5.6 圆底型中心孔不同孔深对钻头下部的强度影响 |
| 5.6.1 钻头颈部变截面的应力分析 |
| 5.6.2 钻头冠部变截面的应力分析 |
| 5.6.3 中心孔底与钻头底唇面之间的应力分析 |
| 本章小结 |
| 第6章 三通道钻具系统压力降分析 |
| 6.1 TSB-146三壁钻杆压力降计算公式推导 |
| 6.1.1 沿程压力损失计算公式 |
| 6.1.2 局部压力损失计算公式 |
| 6.1.3 压力损失的叠加原则 |
| 6.2 三通道钻具系统压力降的数值模拟分析 |
| 6.2.1 Flow Simulation概述 |
| 6.2.2 TSB-146三壁钻杆压力降分析 |
| 6.2.3 三通道四方主动钻杆压力降分析 |
| 本章小结 |
| 第7章 模拟管路内部流体压力降试验研究 |
| 7.1 试验方法和目的 |
| 7.2 试验内容 |
| 7.3 试验原理 |
| 7.4 试验系统组成 |
| 7.5 试验数据分析 |
| 7.5.1 管路长度对压力降的影响 |
| 7.5.2 过流断面突变对压力降的影响 |
| 7.5.3 气水混合对压力降的影响 |
| 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 论文主要结论 |
| 8.2 论文创新点 |
| 8.3 展望 |
| 8.3.1 本文研究的不足 |
| 8.3.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻博期间发表的文章及参与的科研项目 |
| 致谢 |
| 附件 |
（3）新型自转式空气锤产品研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 题目的来源、目的及意义 |
| 1.2 论文的研究内容、技术路线及创新点 |
| 1.2.1 研究内容 |
| 1.2.2 技术路线 |
| 1.2.3 创新点 |
| 第2章 空气锤钻井技术概述 |
| 2.1 空气锤钻井技术简介 |
| 2.1.1 空气锤钻井的主要设备 |
| 2.1.2 空气锤钻井技术的特点 |
| 2.1.3 空气锤的破岩机理 |
| 2.1.4 空气锤的分类 |
| 2.2 空气锤的发展历程 |
| 2.3 空气锤的国内外研究现状 |
| 2.3.1 国外研究现状 |
| 2.3.2 国内研究现状 |
| 2.4 几种典型空气锤的结构及工作原理 |
| 2.5 空气锤在我国油气田的应用状况 |
| 2.5.1 空气锤在我国油气田的应用情况 |
| 2.5.2 几种空气锤的钻进效果比较 |
| 2.6 空气锤的发展趋势 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 新型自转式空气锤方案设计 |
| 3.1 新型自转式空气锤整体方案设计 |
| 3.1.1 方案设计 |
| 3.1.2 方案优选 |
| 3.2 新型自转式空气锤的工作机理 |
| 3.3 新型自转式空气锤参数设计计算 |
| 3.3.1 工作参数 |
| 3.3.2 设计参数 |
| 3.3.3 结构参数 |
| 3.3.4 性能参数 |
| 3.3.5 钻进参数 |
| 3.4 新型自转式空气锤的结构特点 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 新型自转式空气锤结构设计 |
| 4.1 活塞的设计 |
| 4.2 螺旋棒和螺旋母设计 |
| 4.2.1 钻头转速计算 |
| 4.2.2 空气锤扭矩计算 |
| 4.3 配气行程设计 |
| 4.4 钻头设计 |
| 4.4.1 钎头端面结构设计 |
| 4.4.2 钎头布齿设计 |
| 4.4.3 钎头齿孔过盈量的选择 |
| 4.5 防掉装置设计 |
| 4.6 防空打机构设计 |
| 4.7 逆止阀设计 |
| 4.8 其它零部件 |
| 4.9 本章小结 |
| 第5章 新型自转式空气锤主要零部件力学分析 |
| 5.1 螺旋棒与螺旋母强度校核及有限元分析 |
| 5.1.1 螺旋棒与螺旋母理论校核 |
| 5.1.2 螺旋棒与螺旋母有限元接触分析 |
| 5.1.3 螺旋棒有限元分析 |
| 5.2 活塞—传动套强度校核及有限元分析 |
| 5.2.1 活塞—传动套理论校核 |
| 5.2.2 活塞—传动套有限元接触分析 |
| 5.3 传动套—钎头强度校核及有限元分析 |
| 5.3.1 传动套—钎头理论校核 |
| 5.3.2 传动套—钎头有限元接触分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 自转式空气锤活塞—钎头冲击动力学分析 |
| 6.1 活塞和钎头强度校核及结构优化 |
| 6.2 活塞和钎头冲击过程中能量转化规律研究 |
| 6.3 活塞冲击末速度研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 自转式空气锤样机试验 |
| 7.1 样机技术参数及试验目的 |
| 7.2 样机试验设备 |
| 7.3 样机试验方案 |
| 7.4 样机试验结果 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 论文的主要结论 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
（4）气体钻井用贯通式潜孔锤关键技术研究（论文提纲范文）
| 内容提要 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 欠平衡钻井与气体钻井技术简介 |
| 1.3 气体钻井技术在国内外应用与研究现状 |
| 1.4 论文研究的目的及意义 |
| 1.5 论文研究的内容 |
| 本章小结 |
| 第2章 气体钻井用贯通式潜孔锤的设计 |
| 2.1 贯通式潜孔锤与贯通式潜孔锤全孔反循环钻进技术 |
| 2.2 贯通式潜孔锤在气体钻井中应用的可行性及技术优势 |
| 2.3 气体钻井用贯通式潜孔锤的设计 |
| 2.4 SGQ-320型贯通式潜孔锤反循环气体钻井系统组成 |
| 本章小结 |
| 第3章 GD-17(1/2)"型反循环钻头的结构设计 |
| 3.1 贯通式潜孔锤专用反循环钻头概述 |
| 3.2 GD-17(1/2)"型反循环钻头的设计 |
| 3.3 射流卷吸效应与内喷孔结构设计 |
| 3.4 反循环钻头底面轮廓设计 |
| 3.5 反循环钻头底面排渣孔的设计 |
| 本章小结 |
| 第4章 反循环钻头结构设计实验研究 |
| 4.1 实验目的与内容 |
| 4.2 实验器的研制 |
| 4.3 内喷孔抽吸特性测试与结果分析 |
| 4.4 不同底面轮廓钻头模型实验与结果对比分析 |
| 本章小结 |
| 第5章 反循环钻头局部流场数值模拟 |
| 5.1 CFD简介 |
| 5.2 反循环钻头局部流场CFD数值模拟概述 |
| 5.3 反循环钻头内喷孔局部流场数值模拟 |
| 5.4 反循坏钻头孔底局部流场数值模拟 |
| 5.5 气体钻井用GD-17(1/2)"型反循环钻头设计 |
| 本章小结 |
| 第6章 贯通式潜孔锤气体钻井循环系统注气参数研究 |
| 6.1 贯通式潜孔锤气体钻井循环系统压力分布模型的建立 |
| 6.2 反循环排渣所需注气量的确定 |
| 6.3 算例 |
| 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 论文的主要结论 |
| 7.2 论文的创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻博期间发表的文章及参与的科研项目 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
（5）空气锤仿真电算研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 本文研究的目的及意义 |
| 1.2 国内外相关研究 |
| 1.3 本文研究的主要内容、技术方法 |
| 第二章 空气锤概述 |
| 2.1 空气锤的分类和钻进特点 |
| 2.2 空气锤国内外发展趋势和应用领域 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 空气锤基本理论 |
| 3.1 空气锤工作原理 |
| 3.2 物理模型和假设条件 |
| 3.3 气体状态方程和能量方程 |
| 3.4 焓、比焓和比热容 |
| 3.5 稳定流基本方程 |
| 3.6 管内气流参数变化与管道截面变化的关系 |
| 3.7 气体能量平衡微分方程 |
| 3.8 活塞运动微分方程 |
| 3.9 冲击功和冲击频率计算 |
| 3.10 耗气量计算 |
| 3.11 有效热效率计算 |
| 3.12 最小注气量计算 |
| 3.13 本章小结 |
| 第四章 仿真电算软件开发及应用 |
| 4.1 程序设计 |
| 4.2 软件简介 |
| 4.3 软件使用方法简介 |
| 4.4 应用软件研究空气锤影响因素 |
| 4.5 电算软件应用 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简介 |
（6）空气锤工作机理的计算机仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 问题的提出 |
| 1.2 本文研究的重要意义 |
| 1.2.1 空气锤与其他钻进方式比较 |
| 1.2.2 空气锤与其他钻具比较 |
| 1.2.3 独特的优越性 |
| 1.3 国内外空气锤研究回顾及现状 |
| 1.3.1 空气锤在国外的研究状况及其应用 |
| 1.3.2 空气锤在国内的研究状况 |
| 1.3.3 空气锤的应用范围 |
| 1.4 几种典型空气锤研究与应用现状 |
| 1.4.1 贯通式空气锤反循环钻进 |
| 1.4.2 集束式(捆绑式)与大直径单体空气锤 |
| 1.4.3 泡沫潜孔锤 |
| 1.4.4 空气锤定向钻进 |
| 1.4 空气锤在油气井中的应用前景分析 |
| 1.4.1 欠平衡钻井中的应用前景 |
| 1.4.2 石油深井中的应用前景 |
| 1.4.3 复杂地层中的应用前景 |
| 1.5 研究内容 |
| 2 空气锤类型结构及其原理 |
| 2.1 空气锤的类型 |
| 2.1.1 空气锤的分类 |
| 2.1.2 介绍几种国内外空气锤结构及其特性 |
| 2.1.3 空气锤的结构分析 |
| 2.2 空气锤的工作原理 |
| 2.3 空气锤工作机理阶段性分析 |
| 2.4 冲击钻头 |
| 2.4.1 平底钻头与三牙轮钻头 |
| 2.4.2 平底钻头 |
| 2.4.3 增强齿金刚石平底钻头 |
| 3 空气锤基本理论研究 |
| 3.1 空气锤破岩机理研究 |
| 3.1.1 空气锤破岩携岩概况 |
| 3.1.2 空气锤钻井破岩机理 |
| 3.2 相关基本理论研究 |
| 3.2.1 活塞运动学微分方程 |
| 3.2.2 气室的动力学微分方程 |
| 3.2.3 性能参数的计算公式推导 |
| 4 空气锤钻进工艺 |
| 4.1 设备的选择 |
| 4.1.1 空气锤的选择 |
| 4.1.2 空气锤钻头的选择 |
| 4.1.3 空压机的选择 |
| 4.1.4 风量的选择 |
| 4.1.5 转速和扭矩的选择 |
| 4.2 空气锤钻进工艺 |
| 4.2.1 空气压力 |
| 4.2.2 空气流量 |
| 4.2.3 钻压与转速 |
| 4.3 空气锤钻进工艺方法 |
| 4.3.1 空气锤正循环钻进 |
| 4.3.2 空气锤反循环钻进 |
| 5 空气锤的仿真研究 |
| 5.1 仿真的必要性 |
| 5.2 空气锤仿真条件的假设 |
| 5.3 微机模拟电算的基本原理 |
| 5.4 程序设计和仿真 |
| 5.4.1 计算机程序设计 |
| 5.4.2 仿真结果 |
| 6 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间论文发表情况 |
（7）三通道空气锤钻具系统研制与流体特性分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景分析 |
| 1.2 空气锤发展历史简述及目前国内外应用现状 |
| 1.3 论文研究的目的与意义 |
| 1.4 论文研究的内容和方法 |
| 1.4.1 论文研究内容 |
| 1.4.2 论文研究方法 |
| 本章小结 |
| 第2章 空气锤的应用及闭式循环钻进工艺研究分析 |
| 2.1 反循环钻进技术现场应用案例 |
| 2.2 三通道反循环钻进工艺分析 |
| 2.3 多工艺多介质闭式循环工艺实现的可能性 |
| 2.4 闭式循环空气锤钻进工艺特点 |
| 本章小结 |
| 第3章 闭式循环空气锤研制设计及流场分析 |
| 3.1 BQ-190 闭式循环空气锤研制 |
| 3.1.1 BQ-190 闭式循环空气锤内部结构设计 |
| 3.1.2 空气锤主要内部零部件设计 |
| 3.2 钻头结构设计 |
| 3.2.1 钻头结构设计参数 |
| 3.2.2 底部结构设计 |
| 3.3 AMESIM软件对空气锤气动系统的仿真分析 |
| 3.3.1 AMESim软件概述 |
| 3.3.2 应用AMESim软件对空气锤压缩气体流量仿真分析 |
| 3.3.3 闭式循环空气锤气体动力分析结果 |
| 3.4 空气锤流场压力降数值模拟分析 |
| 3.4.1 空气锤流场通道介绍 |
| 3.4.2 空气锤防空打状态流场分析 |
| 3.4.3 空气锤流场分析结果 |
| 3.5 孔底钻头流场分析 |
| 3.5.1 钻头流场通道分析概述 |
| 3.5.2 不同水口直径的钻头流场分析 |
| 3.5.3 不同水口倾斜角度的钻头流场分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 同轴三通道钻具系统研发设计及流场分析 |
| 4.1 同轴三通道钻具系统研制 |
| 4.1.1 TSB-146 型同轴三壁钻杆研发 |
| 4.1.2 三通道四方主动钻杆研制 |
| 4.2 同轴三壁钻杆流场通道压力损失计算 |
| 4.2.1 压缩气体的沿程压力损失 |
| 4.2.2 压缩气体的局部压力损失 |
| 4.2.3 压缩气体总体压力损失和 |
| 4.3 三壁钻杆接头处流场分析 |
| 4.3.1 Flow Simulation分析软件概述 |
| 4.3.2 不同接头结构的三壁钻杆设计及流场分析 |
| 4.3.3 不同接头尺寸的三壁钻杆设计及流场分析 |
| 4.3.4 不同供气压力和供气量下的钻杆流场分析 |
| 4.4 三通道四方主动钻杆压力降分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 三通道钻具压降模拟试验研究 |
| 5.1 试验采用的方法和试验目的 |
| 5.2 试验主要内容 |
| 5.3 试验方案描述 |
| 5.4 试验系统组成结构 |
| 5.5 试验数据分析 |
| 5.5.1 管路长度对压力降的影响 |
| 5.5.2 横截面突变产生的压降影响 |
| 5.5.3 气水混合对压力降的影响 |
| 本章总结 |
| 第6章 结论和展望 |
| 6.1 论文主要结论 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 展望 |
| 6.3.1 本文研究的不足 |
| 6.3.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻博期间发表的文章及参与的科研项目 |
| 致谢 |
（8）7英寸定向空气锤研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题目的和意义 |
| 1.2 主要研究内容、方法以及研究路线 |
| 1.2.1 主要研究内容 |
| 1.2.2 研究方法 |
| 1.2.3 研究路线 |
| 1.3 主要创新点 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 空气锤钻井技术概述 |
| 2.1 空气锤现状 |
| 2.1.1 空气锤类型 |
| 2.1.1.1 以工作介质分类 |
| 2.1.1.2 使用用途分类 |
| 2.1.1.3 按结构分类 |
| 2.1.2 空气锤国外研究应用现状 |
| 2.1.3 空气锤国内研究应用现状 |
| 2.2 空气锤工作原理 |
| 2.3 空气锤破碎岩石分析 |
| 2.3.1 空气锤破碎岩石理论分析 |
| 2.3.2 空气锤破碎岩石试验分析 |
| 2.4 空气锤定向钻进 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 7英寸定向空气锤设计原理及结构设计 |
| 3.1 定向空气锤研究目的和意义 |
| 3.2 定向空气锤的工作原理 |
| 3.3 定向空气锤的结构特点 |
| 3.4 定向空气锤的结构设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 定向空气锤理论与仿真计算 |
| 4.1 定向空气锤工作机理研究 |
| 4.2 定向空气锤相关理论研究 |
| 4.2.1 空气锤活塞运动微分方程 |
| 4.2.2 气体动力学微分方程 |
| 4.2.3 性能参数的计算公式推导 |
| 4.3 程序设计和仿真 |
| 4.3.1 仿真的必要性 |
| 4.3.2 仿真的条件假设 |
| 4.3.3 MATLAB语言介绍 |
| 4.3.4 计算模型 |
| 4.3.5 计算机程序设计 |
| 4.3.5.1 主程序设计 |
| 4.3.5.2 子程序设计 |
| 4.3.6 仿真结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 定向空气锤有限元力学分析 |
| 5.1 有限元基本理论知识 |
| 5.1.1 有限的基本概念 |
| 5.1.2 弹性力学有限元公式 |
| 5.1.3 单元类型的选择 |
| 5.1.4 材料模型的确定 |
| 5.2 有限元3维模型的建立 |
| 5.3 边界条件以及载荷的确定 |
| 5.4 有限元结果分析 |
| 5.5 结论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文的及科研成果 |
（9）气体钻井工艺技术理论及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 气体钻井概述 |
| 1.2 气体钻井流体动力学参数计算国内外研究现状 |
| 1.3 气体钻井应用前景与范围 |
| 1.3.1 气体的应用前景 |
| 1.3.2 气体钻井的应用范围 |
| 1.4 本文主要研究内容及技术路线 |
| 2 气体钻井流体动力学参致计算与设计理论 |
| 2.1 最小气体体积流量Q_(go)确定方法 |
| 2.1.1 最小动能法 |
| 2.1.2 最小携屑速度法 |
| 2.2 最小气体体积流量Q_(go)计算方程 |
| 2.2.1 关键点 |
| 2.2.2 井筒环空压力计算 |
| 2.2.3 最小气体体积流量确定 |
| 2.2.4 海拨校正 |
| 2.2.5 湿度修正 |
| 2.3 气体钻井管柱内和环空压力计算 |
| 2.4 气体钻井注入气量计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 气体钻井井壁稳定性分析 |
| 3.1 气体钻井影响井壁稳定因素分析 |
| 3.1.1 低压井底压力增大了井眼周围的剪切应力 |
| 3.1.2 地层流体从井壁急剧出流压力梯度引起的井眼拉伸破坏和剥落 |
| 3.1.3 气体钻井循环系统的波动性引起井眼的不稳定性 |
| 3.2 井壁围岩中的应力分析 |
| 3.2.1 可渗透井壁岩石的有效应力方程 |
| 3.2.2 不渗透地层井壁岩石的有效应力方程 |
| 3.2.3 井壁应力的非线性修正 |
| 3.3 气体钻井井壁坍塌压力计算模型 |
| 3.3.1 岩石的强度准则 |
| 3.3.2 气体钻井井壁坍塌压力计算模型 |
| 3.4 地层岩石力学参数测取方法 |
| 3.5 水化应力分析 |
| 3.6 气体钻井井壁稳定模拟计算分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 气体钻井工艺流程优化 |
| 4.1 气体钻井井口地面控制分流系统 |
| 4.1.1 设计原则 |
| 4.1.2 井场布局 |
| 4.1.3 气体钻井设备及主要功能 |
| 4.2 气体钻井工艺技术流程设计 |
| 4.2.1 设计原则 |
| 4.2.2 气体钻井工艺技术流程设计 |
| 4.3 气举程序及参数设计 |
| 4.4 机械破碎参数设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 空气锤钻井设计及作业优化 |
| 5.1 空气锤工作原理与性能参数 |
| 5.1.1 空气锤的分类 |
| 5.1.2 空气锤的工作原理 |
| 5.1.3 空气锤性能参数 |
| 5.1.4 空气锤的使用参数 |
| 5.2 空气锤钻头 |
| 5.2.1 岩石破碎机理 |
| 5.2.2 球齿钻头与片齿钻头的比较 |
| 5.3 空气锤钻井优化设计及现场试验 |
| 5.3.1 空气锤钻井井筒流道设计 |
| 5.3.2 空气锤钻井气量计算 |
| 5.3.3 机械破碎参数(W、R)的优化匹配 |
| 5.3.4 空气锤钻井工艺技术措施 |
| 5.3.5 试验结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 油田试验与应用 |
| 6.1 玉门油田空气钻井试验情况 |
| 6.2 本章小结 |
| 7 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（10）涪陵岩溶地层反循环空气锤钻井技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 国内外的研究状况和发展 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 研究路线 |
| 第2章 潜孔锤反循环钻探设备配套研究 |
| 2.1 钻机 |
| 2.2 空压机 |
| 2.3 双通道气水龙头 |
| 2.4 双壁钻具 |
| 2.5 空气锤 |
| 2.6 冲击钻头 |
| 2.7 旋流式取样器 |
| 2.8 其他辅助设备配套 |
| 2.9 反循环钻探设备配套研究 |
| 第3章 反循环流体动最小注气量研究 |
| 3.1 最小动能标准法 |
| 3.2 最小速度标准法 |
| 3.3 基于连续方程的最小体积流量 |
| 第4章 钻具冲蚀研究 |
| 4.1 单粒岩屑的微切削模型 |
| 4.2 群体岩屑流的冲蚀模型 |
| 4.3 气体携岩井底压力计算 |
| 4.4 涪陵工区具体条件下的冲蚀磨损量计算 |
| 第5章 反循环空气锤钻井技术应用 |
| 5.1 涪陵工区应用 |
| 5.2 ZK2101井应用 |
| 第6章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简介 |
四、空气锤的设计计算（论文参考文献）
- [1]气体钻水平井用空气锤工作性能研究及改进设计[D]. 赵之. 西南石油大学, 2015(07)
- [2]油气勘探钻井用闭式循环空气锤及三通道钻具系统研制与分析[D]. 甘心. 吉林大学, 2016(08)
- [3]新型自转式空气锤产品研制[D]. 王德贵. 西南石油大学, 2011(05)
- [4]气体钻井用贯通式潜孔锤关键技术研究[D]. 刘建林. 吉林大学, 2009(08)
- [5]空气锤仿真电算研究[D]. 叶永盛. 长江大学, 2013(03)
- [6]空气锤工作机理的计算机仿真研究[D]. 刘权萍. 西南石油大学, 2006(01)
- [7]三通道空气锤钻具系统研制与流体特性分析研究[D]. 赵岩顺. 吉林大学, 2019(10)
- [8]7英寸定向空气锤研制[D]. 刘小军. 西南石油大学, 2011(08)
- [9]气体钻井工艺技术理论及应用研究[D]. 陈志学. 西南石油大学, 2006(01)
- [10]涪陵岩溶地层反循环空气锤钻井技术研究[D]. 李宇. 长江大学, 2017(11)