基于钻头-岩石互作用的减振器应用效果分析

摘要

在考虑钻柱、钻头和岩石系统动力耦合的基础上,以钻头破岩钻进的动态过程作为井底边界条件,研究减振器对其上端钻柱和下端钻头的减振效果。研究结果表明:应用减振器后,钻头钻压平均波动大幅度减轻,但纵向振动速度平均振幅变化不大;钻柱纵向力和纵向速度平均振幅均明显降低;减振器应用效果随其刚度增大而降低,减振器刚度由3.5 kN/mm增大至6.5 kN/mm时,钻头、钻柱纵向力平均振幅分别增大了18%和46%;基于参数的研究分析,最优阻尼为60 N·s/mm;减振器距钻头越远,钻头振动越剧烈,减振器与钻头距离由1 m增大至28 m时,钻头振动强度增加了337%;减振器安装位置对钻柱振动强度影响不大,建议减振器尽可能近钻头安装。所得结论可为井下钻柱振动控制、减振器现场应用和参数优选提供参考。