关于装有减震器的井底钻具振动模型的商榷

本文针对文章〔1〕、〔2〕、〔3〕中提出的见解,从理论研究上进行了分析,认为:对钻具减震器的研究,采用单自由度系统强迫振动的模型更为符合井底工作实际,因此动力消震原理不能应用;从定性分析出发,中和点运动的影响,可以不予考虑;减震器的作用是减小钻铤的振幅,从而减小钻柱和钻头的震动载荷。文中还对减震器的刚度、安放位置及转速、钻压对钻具振动的影响,分别进行了讨论。     

钻柱纵向振动仿真分析

国仙外在研究钻柱振动时都把钻柱下端当作铰支,假设激振源为周期性的,偏离实际。从建立符合实际的下端边界条件入手,着重研究了钻柱的纵向振动。用有限单元法,求出整体质量、整体刚度,整体阻尼矩阵采用的是比例阻尼矩阵,利用牛顿法得到钻柱的振动方程,另外通过钻头与岩石的相互作用模型得到了起初的钻柱下端边界条件,并利用Ｈｏｕｂｏｌｔ数字解法模型求解了振动微分方程。根据上述模型编制了用于分析钻柱纵向振动的计算机仿     

钻具减震器对钻柱纵向振动影响的力学分析及结构设计中的几个问题

钻具减震器能够部分吸收钻进过程中所产生的震动,因而可以保护钻头轴承和牙齿,增加钻头总进尺,提高机械钻速;减轻钻具的疲劳破坏,延长使用寿命;防止跳钻,加快钻井速度。减震器在江汉油田和长庆油田一分部的井下使用,都取得了明显的效果。不但消除     

钻柱的纵向固有振动频率

提出了钻柱纵向固有振动的离散力学模，推导建立了相应的数学模型，特征值与固有频率的计算公式，并用实际算例对力学模型的合理性和数学模型的正确性进行了验证。     

钻柱减震器介绍

在钻井过程中,有时,出现跳钻而造成钻具事故和钻速过低的现象,大大地影响钻井速度。为了把钻井速度加快,经过江汉、四川、胜利、长庆等油田的同志们努力,自己设计和制作了钻柱减震器。它主要由外壳、心轴、弹性元件三部份组成。钻进时钻压由上接头,经弹簧、心轴,心轴传至钻头,扭矩通过外壳与心轴的内外六方来带动,上面用锥形盘根密封,下面采用自封式盘根的结构,钻头破碎岩石时剧烈跳动被碟形弹簧所吸收。     

井下钻柱纵向振动特性分析

针对钻柱纵向振动影响钻头寿命和加剧钻柱疲劳破坏的问题,把整体钻柱作为研究对象,建立钻柱振动方程,采用动力有限元方法求解该模型。研究表明,稳定器的数量及尺寸等参数对钻柱组合的纵向振动力影响不大,给出的钻柱纵向振动分析动力学模型和求解方法合理有效。     

钻柱系统纵向振动等效网络分析

忽略阻尼对钻柱振动的影响,在一维钻杆纵向振动方程的基础上,推导出单根钻杆和多根相同钻杆纵向振动的等效网络。利用等效网络级联理论,结合钻柱系统边界条件,给出了钻柱纵向振动的等效网络和机械等效阻抗表达式,并阐述了根据机械等效阻抗确定钻柱纵向振动机械共振频率的原理和方法。由等效网络分析法和ANSYS有限元法对2例钻柱纵向振动机械谐振频率的计算结果表明,利用等效网络分析法计算钻柱纵向振动的机械谐振频率,具有直观、简单易用、计算速度快的特点,其计算结果与ANSYS有限元法的数值模拟结果一致,是一种行之有效的方法。     

钻柱减震器的研究

本文用近似的方法(即不计阻尼)获得了共振时的临界长度。此法比考虑阻尼时简便得多,便于应用。当钻井在一定参数下钻至临界长度时,应调整有关参数,以免共振。如要减少对钻头的冲击力,弹簧上端应尽可能在振型的腹点附近。考虑阻尼的解,参照了Kreisle等人的文章,但模型上作了简化(如图1),把钻铤当作刚体,这样算得临界长度与近似解相近。同时也指出Kreisle等人某些片面的结论。     

钻井液对钻柱纵向振动影响分析

钻柱纵向振动严重时造成钻头损坏、钻杆磨损加剧和迅速的疲劳破坏,使钻井成本大大增加。利用ANSYS软件建立钻柱振动有限元模型,采用Block Lanczos法进行固有振动特性分析,然后在钻头处施加干扰力,采用完全矩阵法进行动力响应分析,得出钻井液密度对钻柱纵向振动的影响规律。钻井液密度降低,导致固有振动频率升高,振幅增大;钻柱响应力的变化趋势与响应位移基本一致;钻井液密度降低引起钻柱的响应位移和响应力增大,进而造成von Mises等效应力增大,疲劳寿命降低。     

基于ANSYS软件的钻柱纵向振动分析

结合钻柱振动分析的常见力学模型和分析方法，给出了ANSYS对钻柱纵向振动分析的模型假设、分析步骤和分析结果。通过谐振分析，给出了减震器刚度和安装位置对钻柱振动和钻头动载的影响。考虑系统的阻尼和钻井液浮力使计算结果更加精确；利用ANSYS APDL的对话框语句实现了人机交互，简单方便，可以用于现场计算。     

基于ANSYS的钻柱纵向振动固有频率分析

采用ANSYS的有限元法对钻柱纵向振动固有频率进行了分析研究,通过建立有限元模型,对钻柱的纵向振动固有频率进行了模态分析和谐响应分析.阐明了钻柱的纵向振动各阶频率与井下钻柱长度、钻柱提升或下放速度与时间比值之间的规律.     

8″液体钻柱减震器

我们在研制成功碟簧式机械减震器的基础上,于1977年11月采用压缩性能较好的乙基硅油作为弹性元件,又试制成功了8″液体钻柱减震器(见附图)。经现场试用,效果良好。 一、结构特点和工作原理 液体钻柱减震器主要由花键接头和液压减震部分组成。花键接头1和4既能上下滑动又能传递扭矩。液压减震     

液压机械式钻柱减震器的研制

液压机械式钻柱减震器不同于单纯以硅油等液体为工作介质的液压减震器,亦不同于单纯采用减震弹簧作为弹性元件的机械减震器。该减震器是在二者的基础上,克服了单一减震器的缺点,集成二者的优点而研发的新型井下工具。它具有弹性刚度自动调节、连接强度高、性能稳定、工作可靠、工作寿命长等优点。着重分析了液压机械式钻柱减震器的结构及工作原理。对碟形弹簧和环形弹簧分别进行了设计计算和试验验证,最后采用硅油+碟形弹簧的组合形式。     

基于ANSYS的钻柱纵向振动有限元分析及应用

根据动力学理论建立钻柱动力学振动方程。把钻柱看作一个弹性直杆，建立几何模型；通过ANSYS软件分析，得出钻柱纵向振动的特性以及减振器的安放位置对钻柱纵向振动的影响。结果表明，减振器安装适当的位置，可以减少钻柱的纵向振动，从而减少和防止钻柱发生断、刺事故。     

钻井液液动压力对钻柱纵向振动的影响

从理论上研究了钻井液在钻柱弹性振动下的液动压力对钻柱纵向振动的影响,建立了考虑钻井液液动压力的钻柱纵向振动微分方程,并给出了这种情况下钻柱纵向振动的频率方程。     

基于ANSYS的钻柱纵向振动有限元分析及应用

根据动力学理论建立钻柱动力学振动方程。把钻柱看作一个弹性直杆,建立几何模型;通过ANSYS软件分析,得出钻柱纵向振动的特性以及减振器的安放位置对钻柱纵向振动的影响。结果表明,减振器安装适当的位置,可以减少钻柱的纵向振动,从而减少和防止钻柱发生断、刺事故。     

南海超深水取样钻柱纵向粘滑振动分析

针对南海超深水天然气水合物取样钻柱纵向粘滑振动问题,推导了纵向振动微分方程,采用非线性弹簧单元模拟了钻柱与岩层之间的粘滑摩擦。通过数值求解得到了钻柱纵向振动频率及振动位移,探讨了钻压、钻铤长度及作业水深对钻柱纵向振动的影响。结果表明:钻柱低阶振动频率所对应外载激励周期为1.5~4.0s,接近南海波浪运动周期,钻柱发生低阶共振几率较大;钻压的增加,使得钻柱振动位移减小;钻铤长度及作业水深的增加使得钻柱振动频率减小、振动位移增加,南海环境下钻柱更易发生低阶共振;钻柱发生1阶共振时振动位移约为近频率振动位移的8倍,共振危害程度较大。     

钻柱振动问题及其理论研究进展

概述了钻柱振动问题及其理论研究进展情况以及钻柱振动问题的基本现象、概念、特点和意义，指出了钻柱振动对钻井过程所带来的严重危害及其产生的主要根源和预防措施，并客观地分析了钻柱振动可为利用的另一面。文中从钻柱运动的状态、环境和受力状况着手，分别列举了研究钻柱纵向振动、横向振动、扭转振动较为典型的方法和数学模型，介绍了影响钻柱振动的几个关键因素。最后，扼要地阐述了国内外有关钻柱振动及动力学问题研究的历史及现状。