转速突变对竖直井钻柱系统动力学特性的影响

摘要

钻井过程是一个非常复杂的瞬态响应过程.钻头突遏硬质岩石等突发状况使钻柱转速瞬时降低、随后经历一个加速过程恢复到正常转速.为了研究钻柱在这种情况下的动力学特性,应用有限元软件ANSYS分析了竖直井钻柱系统的恒转速和突遇硬质岩石后的加速过程,得到了两种工况的钻柱振动响应规律.结果表明,突遇硬质岩石后,由于钻头与岩石的撞击作用造成钻柱转速突变,钻柱与井壁发生碰撞,碰撞程度跟转速恢复时间有很大关系,转速恢复时间短,碰撞程度低,钻柱受力小；转速恢复的时间长,钻柱振动明显加剧,与井壁的碰撞频繁,受力增大.转速突变加剧了钻柱的振动响应.