Diseño y análisis numérico de una broca de perforación con circulación inversa de aire de gran diámetro para perforación con martillo neumático en el fondo del pozo.
 

 

La perforación con martillo neumático con circulación inversa en el fondo del pozo (RC-DTH) es un método rápido y rentable para la perforación de roca dura. Dado que la broca neumática RC es el corazón del sistema de perforación con martillo neumático RC-DTH para formar la circulación inversa, se diseñó de forma innovadora y se optimizó numéricamente una broca RC de gran diámetro con respecto a la capacidad de succión. Los resultados muestran que aumentar el ángulo de elevación y el ángulo de desviación de la boquilla de succión puede mejorar la capacidad de succión de la broca. El rendimiento de la broca alcanza su estado óptimo cuando el caudal de aire fue de aproximadamente 1,205 kg/s; posteriormente, muestra una tendencia de variación inversa con el aumento del caudal másico de aire. El diámetro óptimo de las boquillas de succión es de 20 mm para la broca estudiada en este trabajo. Se fabricaron la broca RC con un diámetro exterior de 665 mm y el martillo neumático RC-DTH con un diámetro exterior de 400 mm y se realizó una prueba de campo. Los resultados de las pruebas de campo muestran que la tasa de penetración utilizando el método de perforación con martillo neumático RC-DTH es más del doble que el método de perforación rotativa convencional. Este enfoque de perforación plantea un gran potencial para la perforación de roca dura de gran diámetro aplicada en las porciones superiores de un pozo por encima de la formación potencial de yacimiento productor para perforación terrestre de petróleo y gas, perforación geotérmica y operaciones de perforación de campo relevantes.

 

 

1 INTRODUCCIÓN

La perforación con martillo neumático en el fondo del pozo (DTH) se considera uno de los métodos de perforación más eficientes para la perforación de roca dura.1-3 En la perforación con martillo neumático DTH, se logran orificios más rectos y bajos costos por metro gracias a la acción frecuente de percusión. y cargas de alto impacto en los insertos de la broca.4, 5 El tiempo de contacto de los insertos de la broca con las formaciones rocosas es típicamente alrededor del 2% del tiempo operativo total, lo que resulta en un peso instantáneo sobre la broca (WOB) más alto, aunque el El WOB medio se mantiene en un nivel más bajo.6-8 También ha demostrado potencial para fines sísmicos durante la perforación (SWD) y para caracterizar las condiciones de perforación.9, 10 Además de estos, en comparación con los métodos convencionales de perforación con lodo, el uso de aire ya que el fluido de circulación da como resultado una mayor tasa de penetración (ROP) debido a las bajas presiones del fondo del pozo anular.11 Además, la perforación de formaciones productoras potenciales utilizando presiones del fondo del pozo anular que están por debajo de la presión de poro de la formación puede eliminar el daño a la formación que podría afectar el seguimiento. -en producción.11 Debido a las ventajas antes mencionadas, la perforación con martillo neumático DTH se ha utilizado ampliamente en la minería y también se ha expandido a operaciones de perforación de petróleo y gas, ya que cada vez más yacimientos de petróleo y gas se encuentran bajo formaciones de roca dura.

 

El martillo neumático de circulación inversa en el fondo del pozo (RC-DTH) es una innovadora herramienta de perforación con martillo DTH impulsada por aire.12 A diferencia del sistema de martillo neumático DTH convencional, la broca con estructura especialmente diseñada es la pieza clave del sistema RC- El sistema de martillo neumático DTH y los tubos de perforación de doble pared construyen los conductos de transporte tanto para el aire comprimido como para los recortes de perforación.13 Durante la perforación, se inyecta aire comprimido en el espacio anular de los tubos de doble pared y acciona el martillo neumático RC-DTH. para implementar golpes de alta frecuencia que actúan sobre una broca de circulación inversa (RC), donde se forma la circulación inversa.14 Una característica sorprendente de este método de perforación es la combinación de la perforación por percusión con la técnica de perforación por aire RC.

 

Convencionalmente, en una perforación con circulación directa de aire, se introduce aire comprimido en el fondo del pozo a través del paso central de los tubos de perforación, luego el aire de escape saca los recortes de perforación fuera del pozo a través del espacio anular formado por los tubos de perforación y la pared del pozo.15 Mientras que, en una perforación RC con aire, el aire comprimido ingresa al espacio anular de los tubos de perforación de doble pared a través del conector giratorio de doble pared; el aire de escape que transporta los recortes de perforación regresa a la superficie a través del paso central de los tubos de perforación internos en lugar del espacio anular formado por el tubo de perforación externo y la pared del pozo. Como se muestra en la Figura 1, el área de la sección transversal del pasaje central (círculo amarillo b) del sistema de perforación neumática RC es mucho más pequeña que la del área de la sección transversal del anillo (anillo verde a). De acuerdo con el requisito de volumen mínimo para la perforación con aire, está convencido de que la velocidad mínima de desplazamiento del aire (condición estándar) es de aproximadamente 15,2 m/s para satisfacer el transporte de recortes de perforación. El estudio realizado por Sharma y Chowdhry16 también indicó que sólo manteniendo el aire a una velocidad de desplazamiento razonable se pueden transportar los recortes de perforación de manera eficiente. Obviamente, es mucho más fácil alcanzar la velocidad umbral de desplazamiento con la perforación RC con aire, ya que el aire que transporta los recortes de perforación fluye en el pasaje central en lugar del espacio anular entre el pilote de perforación y la pared del pozo.17-20 Por lo tanto, el bajo consumo de aire y la consiguiente capacidad de La perforación de orificios de gran diámetro es una clara ventaja para la perforación neumática RC, que reduce significativamente el costo de escariado y el tiempo de operación. Además, como el aire y los recortes de perforación que salen del tubo de descarga pueden guiarse directamente a la unidad colectora de polvo y recortes situada lejos del lugar de perforación, se mejora el entorno operativo y la atmósfera está libre de aceite, lo que dificulta a los trabajadores de perforación y equipo contra la amenaza del polvo de perforación.14, 21

 

 

 

 

 

Figura 1

Esquema del método de perforación con circulación inversa de aire.

 

 

En el sistema de perforación con martillo neumático RC-DTH, la broca RC es la pieza clave para formar la circulación inversa del aire. La mayoría de los esfuerzos anteriores en la perforación con martillo neumático RC-DTH se centraron en el rendimiento de las brocas de circulación inversa con el objetivo de obtener un mejor diseño para mejorar la capacidad de circulación inversa. Los esfuerzos representativos incluyen una broca RC con boquillas de succión colocadas en las nervaduras; rendimiento del control de polvo de una broca RC investigada por Luo et al; análisis de rendimiento de una broca RC con generador turbulento; y la broca RC con boquillas multisupersónicas14, 20, 22, 23. Los diámetros de estas brocas RC estudiadas en estos trabajos anteriores oscilaban entre 80 y 200 mm. La evaluación del potencial de aplicación y el análisis del rendimiento de las brocas RC de gran diámetro (más de 300 mm) permanecen en gran medida inexplorados. Para mejorar la capacidad RC de la broca de gran diámetro, se estudiaron computacionalmente los efectos de los parámetros de la boquilla de succión en el rendimiento de la broca y se realizó una prueba de campo para validar su viabilidad.

 

2 DESCRIPCIÓN DE LA BROCA RC

La Figura 2 muestra la estructura esquemática de la broca RC. El aire comprimido fluye hacia el paso central de la herramienta de perforación a través de las boquillas de succión y las boquillas de lavado. El aire ingresa a las boquillas de succión, donde forma chorros con alta velocidad de flujo; algo de aire adyacente será arrastrado hacia los chorros debido al efecto de bomba de chorro, dando como resultado una zona de presión negativa en las proximidades de los chorros. Esta diferencia de presión entre el fondo del pozo y la zona de presión negativa dentro del pasaje central puede producir una fuerza de elevación que actúa sobre el aire y los recortes de perforación que se encuentran debajo. Mientras tanto, el aire mezclado con los recortes de perforación es aspirado continuamente hacia el pasaje central de la herramienta de perforación con la ayuda de los chorros que salen de las boquillas de lavado, que barren los recortes de perforación hacia el pasaje central. Esta capacidad de succión es de vital importancia para evaluar el rendimiento de una broca de RC y puede representarse mediante la relación entre el caudal másico de aire arrastrado al espacio anular entre las tuberías de perforación y la pared del pozo y el caudal másico total de entrada. .

 

 

 

 

 

Figura 2

Estructura esquemática de la broca de circulación inversa de aire de gran diámetro

 

 

3 ENFOQUE DE SIMULACIÓN COMPUTACIONAL

3.1 Dominio computacional y grilla

Se estudió la broca de circulación inversa con un diámetro exterior de 665 mm. Este tamaño de broca coincide con el martillo neumático RC-DTH con un diámetro exterior de 400 mm. Los dominios computacionales fueron establecidos por el software Altair HyperWorks. En la Figura 3 se muestra un dominio computacional en malla típico. Los dominios computacionales constan principalmente de cinco partes, incluidas las boquillas de succión, las boquillas de lavado, el espacio anular entre las paredes interior y exterior de la broca, el espacio anular formado por la broca y el pozo. pared y paso central de la herramienta de perforación. Todos los dominios computacionales se mallaron con cuadrículas tetraédricas no estructuradas debido a la compleja geometría de los dominios. Se emplearon tres densidades de celdas de cuadrícula para analizar la sensibilidad de la cuadrícula de los modelos de brocas. Los resultados de la Tabla 1 muestran que la diferencia máxima es <5%. Las cuadrículas medianas se utilizaron en nuestros cálculos para equilibrar el costo de tiempo y la precisión del modelo.

 

 

 

 

 

 

Figura 3

Un modelo de cuadrícula típico del campo de flujo interno de la broca de circulación inversa y los tipos de condiciones de contorno.

 

 

Red	Número de celdas	Caudal másico arrastrado (kg/s)
rejilla fina	4 870 311	0.41897
Cuadrícula mediana	3 010 521	0.42015
rejilla gruesa	1 546 375	0.43732
% Diferencia		4.4

Tabla 1. Análisis de sensibilidad de la cuadrícula para dominios computacionales

 

 

3.2 Ecuaciones rectoras y condiciones de contorno

Se considera que los flujos de aire internos siguen los principios de conservación de masa, momento y energía. La ecuación rectora general es [24]:

 

 

 

donde ϕ denota la variable dependiente, u denota el vector de velocidad, Γ denota el coeficiente de difusión y S es el término fuente general.

 

Como se muestra en la Figura 3, la entrada de aire se define como condición límite Mass_flow_inlet. El caudal volumétrico de la herramienta de martillo neumático RC-DTH (400 mm de diámetro) varía de 30 a 92 m3/min (condición estándar), correspondiente al caudal másico de 0,6025 a 1,848 kg/s. La salida del pasaje central y la salida del espacio anular entre la pared del pozo y la herramienta de perforación están abiertas a la atmósfera. Por lo tanto, estas dos salidas se definen como condiciones límite de presión_salida y la presión manométrica se establece en cero. Otros límites del dominio computacional se establecieron como condiciones de contorno de pared estacionaria antideslizante.

 

Las ecuaciones de continuidad y conservación del momento y la ecuación de conservación de energía se resolvieron utilizando Ansys Fluent. Se adoptaron ecuaciones de Navier-Stokes para flujos compresibles junto con modelos de turbulencia apropiados para la predicción del flujo de aire interno. La simulación de flujo se llevó a cabo utilizando un solucionador 3D basado en densidad. En este enfoque, las ecuaciones gobernantes de Navier-Stokes se resuelven secuencialmente utilizando métodos iterativos hasta que los valores definidos alcanzan la convergencia. Para abordar el acoplamiento de la velocidad y la presión, se adoptó el esquema de algoritmo de ecuaciones vinculadas a la presión semiimplícita (SIMPLE), que vincula las ecuaciones de continuidad y momento a una ecuación para la presión, debido a su considerable precisión y fácil de cumplir con la convergencia. Además, se utilizó el modelo turbulento estándar k-ε basado en ecuaciones de transporte del modelo. Los términos convectivos, en términos de energía cinética turbulenta y tasa de disipación turbulenta, se calcularon mediante discretización de segundo orden a barlovento, mientras que los términos de difusión se resolvieron mediante diferencia central.

 

4 RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN Y DISCUSIÓN

La Figura 4 muestra la variación de la presión estática en la línea central del pasaje central. La presión estática cerca de las salidas de las boquillas de succión en la dirección del chorro es significativamente menor que la del fondo del pozo. La presión diferente alcanza los 20 kpa, lo que genera una fuerza de elevación distinta que bombea los recortes de perforación fuera del fondo del pozo de manera eficiente. Para formar una circulación inversa efectiva, la estructura de las boquillas de succión debe diseñarse especialmente. Por lo tanto, se establecieron e investigaron catorce dominios computacionales con diferentes parámetros de boquilla de succión. Se estudió la influencia del caudal másico de aire de entrada, el diámetro, el ángulo de elevación y el ángulo de desviación de las boquillas de succión en la capacidad de circulación inversa de la broca RC. La Figura 5 muestra un contorno de velocidad típico de la broca RC. Como se observa, cuando el aire comprimido fluye hacia el pasaje central, se producen varios vórtices cerca de la salida de las boquillas de succión y del fondo del pozo. Los vórtices formados en las proximidades de la salida de las boquillas de succión amplían el área de la zona de baja presión, sin embargo, estos vórtices también resultan en un desperdicio de energía cinética de los chorros que salen de las boquillas de succión, debilitando así el efecto de arrastre de los chorros. , e inevitablemente obstaculizando el paso de los recortes de perforación a través del pasaje central. Mientras que los vórtices impulsados ​​por los chorros salen de las boquillas de lavado en el fondo del pozo, pueden agitar los recortes de perforación y ayudar a elevarlos hacia el pasaje central.

 

 

 

 

 

 

 

Figura 4

Distribución típica de presión estática en la línea central del paso central de la broca

 

 

 

 

 

 

 

Figura 5

Contorno de velocidad típico del campo de flujo dentro de la broca

 

 

4.1 Influencia del caudal másico de aire de entrada en la capacidad de succión

El caudal másico de aire de entrada es el único parámetro que se puede ajustar cuando se fabrica la herramienta de perforación. Además, debido al hecho de que se monta un martillo neumático DTH en la parte superior de la broca RC, el caudal másico de aire que pasa a través de la broca cambia con el tiempo. Generalmente, el caudal másico de aire se modifica debido al movimiento del pistón del martillo neumático DTH. La investigación sobre el efecto del caudal másico de aire de entrada sobre la capacidad de succión de la broca puede proporcionar alguna orientación para el proceso de perforación. La Figura 6 muestra el efecto del caudal másico de aire de entrada sobre la capacidad de circulación inversa. En este grupo de simulaciones, se dieron algunos parámetros estructurales de las boquillas de succión, incluido un ángulo de elevación de 60°, un diámetro de 18 mm de las boquillas de succión y un ángulo de deflexión de 15°. Además, las boquillas de succión están distribuidas simétrica y circunferencialmente sobre la pared del paso central, y el número de boquillas de succión es en total seis. El caudal másico de aire aspirado desde el espacio anular entre las tuberías de perforación y la pared del pozo aumenta con el aumento del caudal másico de aire de entrada, y alcanza su máximo cuando el caudal másico de aire de entrada es 1,205 kg/s, entonces el caudal másico de aire aspirado La masa del espacio anular formado por las tuberías de perforación y la pared del pozo disminuye rápidamente con el aumento en el caudal másico de aire de entrada. Cuando el caudal másico de aire de entrada es <1,205 kg/s, aumentar el caudal másico de aire de entrada puede mejorar la velocidad de inyección del flujo de aire desde las boquillas de succión, lo que puede mejorar el caudal másico de aire aspirado. Mientras que el área de la sección transversal del paso central de la broca es limitada, demasiada entrada de aire provocaría una resistencia creciente de los flujos de aire, debilitando así la capacidad de succión de la broca. Como se observó, la capacidad de succión (relación entre el caudal másico de aire aspirado y el de entrada) disminuyó al aumentar el caudal másico de aire de entrada. Esto puede atribuirse a la compresibilidad del aire, ya que se consumió más energía para comprimirlo.

 

 

 

 

 

Figura 6

Influencia del caudal másico de aire de entrada en la capacidad de circulación inversa de la broca

 

 

4.2 Influencia del diámetro de la boquilla de aspiración en la capacidad de aspiración

El aire de entrada tiene dos conductos para descargar desde el espacio anular de los tubos de perforación de doble pared, las boquillas de succión y las boquillas de lavado. Cuando se da el caudal másico de aire de entrada, la relación entre el caudal másico de aire en las boquillas de succión y las boquillas de lavado aumenta con el aumento de los diámetros de las boquillas de succión. La capacidad de succión de la broca RC aumentará cuando la velocidad de chorro se mantenga en un cierto nivel. La Figura 7 muestra el efecto del diámetro de la boquilla de succión sobre la capacidad de circulación inversa. En este grupo de simulaciones, se proporcionaron algunos parámetros estructurales de las boquillas de succión, incluido un ángulo de elevación de 60°, un ángulo de deflexión de 15° y un caudal másico de aire de entrada de 70 m3/min. Cuando el diámetro de las boquillas de succión es <20 mm, aumentar el diámetro de las boquillas de succión mejora la capacidad de succión de la broca. Cuando el diámetro es superior a 20 mm, la capacidad de succión de la broca se debilita significativamente. El impulso de los chorros de aire que salen de las boquillas de succión exhibe un efecto dominante sobre la capacidad de circulación inversa de la broca. Cuando el diámetro de las boquillas de succión es mayor que 20 mm, la amplitud decreciente de la velocidad del chorro prevalece sobre la amplitud creciente del caudal másico en las boquillas de succión, debilitando así la capacidad de succión de la broca.

 

 

 

 

 

 

 

Figura 7

Influencia del diámetro de la boquilla de succión en la capacidad de circulación inversa de la broca

 

 

4.3 Influencia del ángulo de elevación de la boquilla de succión en la capacidad de succión

El ángulo de elevación de la boquilla de succión se define como el ángulo entre la sección transversal del paso central y la línea central de la boquilla de succión. La Figura 8 indica que aumentar el ángulo de elevación puede mejorar la capacidad de circulación inversa de la broca. Los chorros de las toberas de aspiración interferirían entre sí en el caso de todas las toberas de aspiración inclinadas en la pared de la broca. Estas colisiones entre los chorros darían como resultado el consumo de energía y disminuirían el momento axial de los flujos de chorro, perjudicando así la capacidad de circulación inversa de la broca. La interferencia entre los flujos de chorro es más intensa cuando el ángulo de elevación de las boquillas de succión es menor.

 

 

 

Figura 8

Influencia del ángulo de elevación de la boquilla de succión en la capacidad de circulación inversa de la broca

 

4.4 Efecto del ángulo de desviación de la boquilla de succión sobre la capacidad de circulación inversa

El ángulo de deflexión de las boquillas de succión representa el ángulo entre la proyección de la línea central de una boquilla de succión en la sección transversal del paso central y la dirección normal de la pared del paso central en la salida de la boquilla de succión. La Figura 9 muestra la influencia del ángulo de deflexión de la boquilla de succión en la capacidad de succión; con el aumento en el ángulo de deflexión de las boquillas de succión, la capacidad de succión de la broca mejora significativamente. Los flujos de aire de las boquillas de succión con un ángulo de desviación pueden formar flujos arremolinados en el pasaje central, lo que mejora la capacidad de succión de la broca. Además, los chorros desviados pueden suprimir la interferencia entre ellos. Sin embargo, el valor máximo del ángulo de desviación está limitado por el diámetro de la broca y no puede aumentarse infinitamente.

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 9

Influencia del ángulo de desviación de la boquilla de succión en la capacidad de circulación inversa de la broca

 

 

 

5 PRUEBA DE CAMPO
 

Para verificar la tasa de penetración mediante el uso del martillo neumático RC-DTH en la formación de roca dura, se utilizaron la broca con un diámetro exterior de 665 mm y el martillo neumático RC-DTH con un diámetro exterior de 400 mm (RC-DTH 400). fabricado. Los resultados de la simulación muestran que los valores óptimos de los parámetros de la boquilla de succión para la broca RC con un diámetro exterior de 665 mm, incluido el diámetro de la boquilla de succión, el ángulo de elevación y el ángulo de deflexión, fueron 20 mm, 60° y 20°, respectivamente. Sin embargo, el parámetro de la boquilla de succión demasiado grande debilitaría la resistencia de la broca. Finalmente se eligieron seis boquillas de aspiración con un diámetro de 18 mm, un ángulo de elevación de 45° y un ángulo de desviación de 10° para garantizar la vida útil de la broca. La estructura de diseño del martillo neumático RC-DTH y la imagen fotográfica del prototipo fabricado de la herramienta de martillo neumático RC-DTH se muestran en la Figura 10. Cuando el martillo neumático RC-DTH está funcionando, el movimiento del pistón se puede dividir en dos fases: la fase de retorno y la fase de carrera, y cada fase experimenta etapas de entrada de aire, expansión de aire, compresión de aire y escape de aire. La presión de aire nominal y el caudal de volumen de aire nominal del RC-DTH400 son 1,8 MPa y 92 m3/min, respectivamente; la frecuencia de impacto nominal y la velocidad de impacto del pistón son 14,35 Hz y 8,01 m/s, respectivamente. También se fabricaron otros componentes accesorios, incluidos tubos de perforación de doble pared con un diámetro exterior de 140 mm, Kelly de doble pared y giratorios de doble pared.

 

 

 

 

 

 

 

Figura 10

Estructura de diseño e imagen fotográfica de la herramienta de martillo neumático de circulación inversa en el fondo del pozo.

 

El sitio de prueba de campo está ubicado en Foshan, Guangdong, China. La formación del sitio de prueba consiste en suelo suelto con un espesor de 3,99 m, limolita arcillosa erosionada con un espesor de 17 m y limolita arcillosa roja no erosionada debajo de la limolita arcillosa erosionada. La capa de suelo suelto y la capa de limolita arcillosa erosionada se perforan fácilmente utilizando el método de perforación rotativa convencional. Sin embargo, la velocidad de penetración de la perforación en la limolita arcillosa roja no erosionada es relativamente baja, se puede alcanzar <2 m/h. Y la escoria que se hunde es difícil de limpiar.

 

Para llevar a cabo la prueba de perforación con martillo neumático RC-DTH, la capa de suelo suelto y la capa de limolita arcillosa erosionada se perforan mediante el método de perforación rotatoria convencional. Luego se empleó el sistema de perforación con martillo neumático RC-DTH para perforar la formación de limolita arcillosa roja no erosionada. El diseño del sistema de prueba de campo se muestra en la Figura 11. Un compresor de aire fabricado por Atlas Copco con un flujo volumétrico de aire máximo de 34 m3/min y una presión de aire nominal de 30 bar, y un compresor de aire fabricado por Ingersoll Rand con un volumen de aire máximo. Para proporcionar aire comprimido se empleó un caudal de 25,5 m3/min y una presión de aire nominal de 24 bar. Se empleó un lubricador para lubricar el pistón. Se empleó la plataforma de perforación rotativa SD20E fabricada por Guangxi Liugong Group Co., Ltd. para proporcionar la fuerza rotativa y el WOB en el proceso de perforación.

 

 

 

 

Figura 11

Diseño del sistema de prueba de campo.

 

 

Se perforaron dos pozos de prueba y la profundidad máxima del pozo es de 50,8 m. Se observó una tasa de penetración máxima de 6,0 m/h en el proceso de perforación, y la tasa de penetración promedio es de 4,5 m/h en condiciones de caudal de volumen de aire y presión de aire por debajo de los valores nominales. Las pruebas de campo demostraron que la broca RC puede alcanzar una buena condición de circulación inversa aunque los parámetros de la boquilla de succión no sean los óptimos. No se encontró escoria de hundimiento en el proceso de lavado del pozo. Como se muestra en la Figura 12, se escapó poco aire y polvo del espacio anular de la herramienta de perforación y de la pared del pozo. Los recortes de perforación que regresan a la superficie son en su mayoría partículas de tamaño mediano a grande. Además, no se encuentra escoria que se hunde en el proceso de lavado del pozo y los recortes de perforación pueden regresar continuamente a la superficie. Se puede concluir que el sistema de perforación con martillo neumático RC-DTH se encontraba en buenas condiciones de funcionamiento y exhibe un rendimiento sobresaliente en la perforación de pozos de gran diámetro.

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 12

Imágenes fotográficas del ensayo de campo. A, circulación inversa formada en el proceso de perforación; B, recortes de perforación; C, proceso de lavado del pozo; D, boca del tubo de descarga con flujos pulverizados.

 

 

6 CONCLUSIONES

Para mejorar la tasa de penetración y obtener operaciones de perforación respetuosas con el medio ambiente, se propuso el enfoque de perforación con martillo neumático RC-DTH para perforar las formaciones duras superiores por encima de la formación potencial del yacimiento productor. La broca RC como pieza clave del sistema de perforación con martillo neumático RC-DTH para realizar la circulación inversa, se realizó un estudio paramétrico en una broca RC con un diámetro de 665 mm. Los resultados muestran que el aumento en el ángulo de elevación y el ángulo de desviación de la boquilla de succión puede mejorar la capacidad de circulación inversa de la broca. La capacidad de circulación inversa de la broca alcanza su máximo cuando el caudal másico de aire de entrada es de 1,205 kg/s, posteriormente se deteriora al aumentar el caudal másico de aire de entrada. Se fabricaron la broca con un diámetro exterior de 665 mm y un martillo neumático RC-DTH con un diámetro exterior de 400 mm y se realizó una prueba de campo. Los resultados de las pruebas de campo muestran que la capacidad de circulación inversa de la broca RC de gran diámetro diseñada es buena y la tasa de penetración máxima en la prueba de campo fue de 6,0 m/h, lo que podría reducir drásticamente el tiempo y el costo de la operación de perforación.

 

EXPRESIONES DE GRATITUD
 

Este trabajo fue financiado por el Programa Estatal de Desarrollo de Investigación Clave de China (Subvenciones No. 2016YFC0801402 y 2016YFC0801404), el Proyecto Principal Nacional de Ciencia y Tecnología de China (Subvención No. 2016ZX05043005), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Subvención No. 51674050 ). Nos gustaría agradecer a los revisores anónimos por sus extraordinarios consejos.