井下震源发生器动力学研究及性能优化

摘要

在开发新油田和调整老油田时,为了减少井眼相碰带来的经济损失,采用了井眼轨道设计、随钻测量和防碰扫描等技术,但这些技术均存在一定的不足,不利于井眼间防碰监测。为此,设计了一种井下震源发生器。该工具的基本工作原理是通过液压装置蓄能,利用弹簧力驱使冲锤冲击铁砧产生理想的震击力。以冲锤为研究对象,建立了井下震源发生器的动力学模型,通过MATLAB GUI进行数值模拟程序编制,求解冲锤速度、加速度和位移与时间关系的微分方程,获得井下震源发生器输出性能规律,通过改变弹簧刚度、冲锤质量、节流面积和钻井液密度等,研究了井下震源发生器设计参数对冲锤输出性能的影响。研究结果表明,当钻井液密度为1100 kg/m^3,弹簧刚度为76.26 N/mm,冲锤质量为80 kg,节流面积为2875.19 mm^2时,井下震源发生器冲锤的输出性能最好。研究内容与结果可为井下震源发生器的现场应用提供指导。