考虑流体和扶正器的固井套管柱系统振动响应分析

复杂的井下环境导致振动工况下固井套管柱系统振动响应异常复杂。为揭示固井套管柱系统动力学行为规律,该研究首先考虑钻井液、水泥浆和扶正器等因素,建立固井套管柱系统动力学模型并运用分离变量法和模态叠加法对系统的振动特性和振动位移响应进行求解。在此基础上,通过模态试验和振动响应试验验证模型的正确性。最后,研究套管柱参数、流体参数和扶正器刚度等对固井套管柱系统振动特性和振动位移响应的影响机理,分析振动在套管柱上的传播规律。结果表明：流体密度和套管柱材料参数对振动特性影响显著。套管柱尺寸参数、阻尼比和扶正器刚度对系统振动特性和振动位移响应均显著性影响。在满足固井工艺要求的前提下,选取小直径薄壁套管,黏滞系数较小的水泥浆和低刚度的扶正器将有益于提高振动响应幅值。在振动固井作业时,激励频率的选取应该综合考虑振动响应幅值和振动分布。该研究为精确求解固井套管柱系振动响应和振动固井装备参数设计及应用提供了理论依据和技术支撑。