定向穿越扩孔钻进软硬夹层钻头振动特性研究

摘要

针对管道铺设定向穿越扩孔施工钻遇软硬夹层时扩孔钻头过量磨损、掉齿和掉牙轮乃至发生灾难性埋井事故等工程问题，通过有限元方法建立全尺寸扩孔器动态破岩的非线性动力学三维仿真模型，研究了扩孔器在软硬夹层钻进时的振动特性，给出了扶正器的结构参数、回拖力和转速组合的临界参数。结果表明，扩孔器在软硬夹层钻进时其横向振动加速度峰值、加速度有效值分别为纵向振动的5．3倍、5．2倍，说明扩孔器横向振动过于剧烈是导致其过早失效的根本原因；安装扶正器对扩孔器在软硬夹层钻进时有非常明显的减振效果，其横向振动强度比无扶正器时减小了77．6％，钻速提高了57．5％。