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复合冲击破岩钻井新技术 被引量：62
1
作者 柳贡慧 李玉梅 +3 位作者 李军 查春青 张涛 霍明明 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期10-15,共6页
针对传统旋冲钻井和扭冲钻井在钻头的匹配性及地层的适应性方面存在的局限性,结合高效钻井技术发展趋势,提出了复合冲击破岩钻井新技术,并开发了可实现扭向反转冲击联合轴向脉动冲击的新型复合冲击钻具。该钻具可将流体的液压能转换成... 针对传统旋冲钻井和扭冲钻井在钻头的匹配性及地层的适应性方面存在的局限性,结合高效钻井技术发展趋势,提出了复合冲击破岩钻井新技术,并开发了可实现扭向反转冲击联合轴向脉动冲击的新型复合冲击钻具。该钻具可将流体的液压能转换成工具扭向和轴向交替的高频冲击机械能并直接传递给钻头,给钻头施加周期性的低幅高频复合式冲击,在不需要改变任何设备的前提下提高破岩效率。在介绍复合冲击破岩钻井新技术破岩原理的基础上,详细介绍了复合冲击钻具的结构和工作原理、影响破岩效率的关键参数等。新型复合冲击破岩钻井新技术,可真正实现"立体破岩",从而提高机械钻速和井身质量。 展开更多
关键词 黏滑振动 旋冲钻井 扭冲钻井 立体破岩 钻井工具 机械钻速
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PDC钻头粘滑振动机理分析 被引量：44
2
作者 祝效华 汤历平 +2 位作者 孟苹苹 王鹏 王玉 《石油矿场机械》 2012年第4期13-16,共4页
建立扭转摆理论分析模型及钻头的运动方程,分析钻头粘滑振动的边界条件,研究钻头的运动形式及粘滑振动机理与影响因素。结果表明:钻头切削岩石时主动扭矩的循环积聚与释放以及钻柱与井壁的摩擦是引起粘滑振动的主要原因;钻头不稳定的受... 建立扭转摆理论分析模型及钻头的运动方程,分析钻头粘滑振动的边界条件,研究钻头的运动形式及粘滑振动机理与影响因素。结果表明:钻头切削岩石时主动扭矩的循环积聚与释放以及钻柱与井壁的摩擦是引起粘滑振动的主要原因;钻头不稳定的受力是造成PDC钻头失效的主要原因。粘滑振动与钻井参数、地层特性、钻具参数及钻井液性能等有关,调整钻井参数,或使用水力加压器、扭转冲击器等工具可以减少振动。 展开更多
关键词 PDC钻头 粘滑振动 理论模型 减振方法
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超深井钻柱粘滑振动特征的测量与分析 被引量：35
3
作者 滕学清 狄勤丰 +3 位作者 李宁 陈锋 周波 王敏 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期32-39,共8页
粘滑振动是引起钻具失效、影响钻井时效的复杂振动形式,国内外学者对其产生机理进行了大量研究,但至今没有定论。采用ESM钻柱振动测量工具测量了某超深井井下钻柱的三轴加速度,通过分析三轴加速度的特征,研究了井下钻柱的粘滑振动特征... 粘滑振动是引起钻具失效、影响钻井时效的复杂振动形式,国内外学者对其产生机理进行了大量研究,但至今没有定论。采用ESM钻柱振动测量工具测量了某超深井井下钻柱的三轴加速度,通过分析三轴加速度的特征,研究了井下钻柱的粘滑振动特征。结果表明:实测井段发生了大量的粘滑振动,粘滑振动频率约为0.11Hz,粘滑振动周期约为9.0s,粘滞时长达4.0s,滑脱阶段井下钻柱转速最大达330.0r/min,约为地面转速的2.75倍;粘滑振动与地面测量扭矩波动具有很好的对应关系,说明可以通过地面测量扭矩特征初步判断井下钻柱是否产生粘滑振动。频域分析结果表明,当发生滑脱运动时,径向加速度的频谱中粘滑振动频率对应的能量幅值最大,同时还包含横向共振频率和与井壁接触产生的外激励频率等,但轴向振动的频谱中粘滑振动频率对应的能量幅值较小,表明钻柱粘滑振动过程中扭转振动最为突出,并存在强烈的横向振动和较弱的轴向振动。研究结果对描述粘滑振动的特征、判断超深井钻井过程是否发生粘滑振动和及时采取消除粘滑振动技术措施具有指导作用。 展开更多
关键词 超深井 钻柱 粘滑振动 加速度 扭矩 频率
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钻柱黏滑振动动力学研究 被引量：29
4
作者 吕苗荣 沈诗刚 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期150-159,共10页
以四自由度钻柱动力学方程为基础,结合钻头–岩石的相互作用规律,分析了钻柱在直井眼内的动力学特征,研发了多自由度钻柱粘滑振动仿真软件。利用该软件开展了钻柱动力学行为影响的单因素分析,得出了管柱、钻头和转盘的刚度与转动惯量,... 以四自由度钻柱动力学方程为基础,结合钻头–岩石的相互作用规律,分析了钻柱在直井眼内的动力学特征,研发了多自由度钻柱粘滑振动仿真软件。利用该软件开展了钻柱动力学行为影响的单因素分析,得出了管柱、钻头和转盘的刚度与转动惯量,以及钻压、转速等对钻柱动力学行为的影响规律,获得了钻柱运动的4种状态特征。通过对实际钻柱动力学参数的仿真分析,表明钻杆越长,钻铤越短,钻柱越容易处于黏滑振动状态。另外,改变钻柱的内外直径不可能有效抑制黏滑振动。研究成果对现场钻井作业具有非常实用的指导意义。 展开更多
关键词 黏滑 钻柱振动 钻柱动力学 扭转振动模型 仿真
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钻柱系统粘滑振动稳定性分析及减振方法探讨 被引量：22
5
作者 张晓东 朱晓凤 +2 位作者 何石 杨文武 王彪 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2015年第2期89-90,94,共3页
随着深井、超深井的发展,钻柱系统粘滑振动严重影响着钻井速度、钻井成本和钻井安全。钻头切削岩石的摩擦力是钻柱系统发生粘滑振动的主要因素。针对钻头切削岩石的实际工况,分析了钻头—岩石的切削模型,建立了其相互作用的摩擦模型,得... 随着深井、超深井的发展,钻柱系统粘滑振动严重影响着钻井速度、钻井成本和钻井安全。钻头切削岩石的摩擦力是钻柱系统发生粘滑振动的主要因素。针对钻头切削岩石的实际工况,分析了钻头—岩石的切削模型,建立了其相互作用的摩擦模型,得出钻头处扭矩随转速的变化趋势。从能量守恒出发,分析了钻柱系统粘滑振动的稳定性,计算得出了钻柱系统粘滑振动稳定时的临界钻压。将临界钻压公式描绘成钻柱振动状态的钻压—转盘转速关系图,并在此基础上探讨了粘滑振动的减振方法,以期为钻井过程中减少钻柱的粘滑振动提供参考。 展开更多
关键词 粘滑振动 临界钻压 稳定性分析 减振方法
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周向冲击扭矩作用下PDC钻头的黏滑振动分析 被引量：20
6
作者 李美求 李嘉文 +1 位作者 李宁 罗竞波 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期287-292,共6页
黏滑振动是PDC钻头钻井过程中一种常见的现象,它会引起钻头过早失效、钻进效率低等问题,使钻井成本升高。在钻头上部安装一套扭力冲击器,可在钻进过程中给钻头提供一个周期性的高频周向冲击载荷,减少扭矩的积蓄时间,减轻PDC钻进过程黏... 黏滑振动是PDC钻头钻井过程中一种常见的现象,它会引起钻头过早失效、钻进效率低等问题,使钻井成本升高。在钻头上部安装一套扭力冲击器,可在钻进过程中给钻头提供一个周期性的高频周向冲击载荷,减少扭矩的积蓄时间,减轻PDC钻进过程黏滑振动。通过对周向扭力冲击器作用下的PDC钻头在钻井过程中的工况分析,结合钻头钻进力学分析和岩石破碎学,建立了PDC钻头在周向往复循环冲击载荷作用下的破岩力学模型。对其数值仿真后结果表明,在一定的冲击扭矩作用下,钻进岩石内聚力为40 MPa的岩层时,卡钻时间减少了51%。这说明对钻头施加周向冲击后可以减轻黏滑振动。研究结果可为周向扭力冲击器在PDC钻头钻井作业过程中的使用提供理论支撑。 展开更多
关键词 扭力冲击器 PDC钻头 黏滑振动 周向振动 破岩
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含干摩擦振动系统的非线性动力学分析 被引量：19
7
作者 丁旺才 张有强 张庆爽 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第10期212-217,共6页
对含干摩擦振动系统的非线性动力学行为进行了研究。为了精确地捕捉粘滑状态的分界点,给出了判定系统滑动状态与粘着状态分界点的理论方法,分析了由干摩擦引起的粘滑振动,结合Lyapunov指数分析了系统的稳定性。进而利用数值方法对一两... 对含干摩擦振动系统的非线性动力学行为进行了研究。为了精确地捕捉粘滑状态的分界点,给出了判定系统滑动状态与粘着状态分界点的理论方法,分析了由干摩擦引起的粘滑振动,结合Lyapunov指数分析了系统的稳定性。进而利用数值方法对一两自由度干摩擦振动系统的动力学响应进行了分析,得到系统经周期运动失稳通向混沌的道路。 展开更多
关键词 干摩擦 粘滑振动 非线性振动 Poincar6映射 LYAPUNOV指数
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动态激励下高速列车齿轮传动系统振动特性分析 被引量：18
8
作者 黄冠华 周宁 +2 位作者 张卫华 梁树林 王兴宇 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期20-26,共7页
为了研究高速列车齿轮传动系统动态特性,内部激励考虑齿轮的时变啮合刚度和传递误差,扭矩波动表示输入端激励,负载端激励考虑由黏滑振动引起的负载波动。利用有限元方法得到高速列车齿轮系统时变啮合刚度,考虑齿轮啮合误差,并用傅里叶... 为了研究高速列车齿轮传动系统动态特性,内部激励考虑齿轮的时变啮合刚度和传递误差,扭矩波动表示输入端激励,负载端激励考虑由黏滑振动引起的负载波动。利用有限元方法得到高速列车齿轮系统时变啮合刚度,考虑齿轮啮合误差,并用傅里叶级数展开。结合非线性多尺度近似解析方法,利用单自由度扭转模型分析动态激励对系统振动的影响,同时建立考虑齿轮啮合的高速列车动力车整车动力学模型。研究表明:齿轮传动系统中存在谐波振动,扭矩波动不仅会增大轮齿的角加速度和啮合力,同时使齿轮箱的振动加剧,并改变系统的振动主频,可能引发共振。黏滑振动将使齿轮系统的各项指标急剧增大,严重影响齿轮的啮合平稳性,在实际运营中应尽量避免。 展开更多
关键词 扭矩波动 黏滑振动 动态特性 齿轮传动系统 高速列车
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含对称间隙的摩擦振子非线性动力学分析 被引量：18
9
作者 丁旺才 张有强 谢建华 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期155-160,共6页
建立了两自由度含对称间隙的干摩擦碰撞振动系统的动力学模型,分析了系统运动中存在的滑动、黏着及碰撞,分别给出其判断方法和衔接准则,推导出各阶段系统的解析解,并采用数值迭代方法求解和分析了系统的复杂动力学行为,同时分析干摩擦... 建立了两自由度含对称间隙的干摩擦碰撞振动系统的动力学模型,分析了系统运动中存在的滑动、黏着及碰撞,分别给出其判断方法和衔接准则,推导出各阶段系统的解析解,并采用数值迭代方法求解和分析了系统的复杂动力学行为,同时分析干摩擦对系统动力学性能的影响.结果表明,系统存在叉式分叉,系统由对称周期运动变为反对称周期运动,进而通过Hopf分叉或周期倍化分叉通向混沌.在参数变化范围较大的情况下,系统存在类型丰富的周期运动、拟周期运动以及混沌;系统存在对称运动、反对称运动对、黏滑碰撞运动以及由初始条件决定的共存吸引子. 展开更多
关键词 摩擦碰撞振动 干摩擦 黏滑振动 分叉 混沌
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钢轨波磨区段高速轮轨瞬态滚动接触高频动态特性 被引量：18
10
作者 于淼 王卫东 刘金朝 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期58-66,共9页
考虑轨道—车辆系统耦合振动以及轮轨几何非线性,建立高速轮轨瞬态滚动接触三维有限元模型,利用隐式与显式相结合的方法模拟高速轮轨瞬态滚动接触过程,轮轨接触采用面—面接触算法。基于列车通过频率和钢轨Pinned-Pinned频率,分析非稳... 考虑轨道—车辆系统耦合振动以及轮轨几何非线性,建立高速轮轨瞬态滚动接触三维有限元模型,利用隐式与显式相结合的方法模拟高速轮轨瞬态滚动接触过程,轮轨接触采用面—面接触算法。基于列车通过频率和钢轨Pinned-Pinned频率,分析非稳态载荷作用下钢轨短波波磨区段轮轨间相互作用以及列车通过频率对波磨区段轨道—车辆系统动态响应的影响。结果表明:在钢轨波磨区段,轮轨瞬态接触力和牵引比随钢轨波磨几何不平顺的变化呈周期性波动,且牵引比与钢轨波磨几何不平顺呈反相位;当列车通过频率与钢轨PinnedPinned频率相近时引起轮轨系统共振,轮轨接触力出现"拍"振特性,在轨枕附近整体振动较大,加速钢轨扣件伤损,而在2个轨枕跨间整体振动较小;在牵引扭矩作用下,轮轨接触存在周期性黏滑振动,轮轨系统共振时,轨枕附近波磨波谷处的钢轨滑动磨损加剧,加速钢轨波磨的发展。 展开更多
关键词 钢轨波磨 高速轮轨接触 瞬态有限元仿真 Pinned-Pinned频率 黏滑振动
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单自由度含间隙和干摩擦碰撞振动系统的分岔与混沌 被引量：13
11
作者 张有强 丁旺才 孙闯 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期102-105,130,共5页
建立了单自由度含间隙和干摩擦的碰撞振动系统的动力学模型,利用半解析、数值摸拟方法求解系统的响应并给出了判定系统粘滑碰撞准则,阐述了判定系统周期运动稳定性的理论方法,对系统在不同摩擦力影响所呈现出的动力学行为进行了非线性... 建立了单自由度含间隙和干摩擦的碰撞振动系统的动力学模型,利用半解析、数值摸拟方法求解系统的响应并给出了判定系统粘滑碰撞准则,阐述了判定系统周期运动稳定性的理论方法,对系统在不同摩擦力影响所呈现出的动力学行为进行了非线性动力学分析,并进一步分析了由干摩擦导致的粘-滑振动行为。 展开更多
关键词 干摩擦 间隙 粘-滑振动 非线性振动 稳定性
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伴随变阻尼作用的干摩擦下的车辆系统非线性动力学分析 被引量：11
12
作者 方海容 丁旺才 孙启国 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期545-549,共5页
对分段线性阻尼和干摩擦共同作用下的车辆悬挂系统进行了非线性动力学分析研究,阐述了判定系统周期运动稳定性的理论方法;利用数值模拟方法分析了具有不同阻尼参数组合的系统对简谐激励的振动响应,并分析了由干摩擦引起的粘-滑振动行为... 对分段线性阻尼和干摩擦共同作用下的车辆悬挂系统进行了非线性动力学分析研究,阐述了判定系统周期运动稳定性的理论方法;利用数值模拟方法分析了具有不同阻尼参数组合的系统对简谐激励的振动响应,并分析了由干摩擦引起的粘-滑振动行为.结果表明:提高摩擦力对抑制响应有利,但车辆系统在低速下运行时会出现复杂的粘-滑振动,轮轨之间产生较大的瞬时刚性冲击;而通过增加轮对与侧架的弹性悬挂可以有效减弱这种瞬时刚性冲击. 展开更多
关键词 车辆 干摩擦 分段线性阻尼 稳定性 粘-滑振动 非线性动力学分析
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扭力冲击器对钻柱黏滑振动的影响分析 被引量：12
13
作者 毛良杰 马茂原 +2 位作者 刘立鹏 张伟 陈春宇 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期545-551,共7页
扭力冲击器可抑制钻柱黏滑振动并提高机械钻速,被广泛应用于深井、超深井钻井中。其工作参数作为影响扭力冲击器应用效果的直接因素,相关研究还很不充分。为了评价扭力冲击器对钻柱黏滑振动的抑制效果,文中建立了考虑扭力冲击器高频扭... 扭力冲击器可抑制钻柱黏滑振动并提高机械钻速,被广泛应用于深井、超深井钻井中。其工作参数作为影响扭力冲击器应用效果的直接因素,相关研究还很不充分。为了评价扭力冲击器对钻柱黏滑振动的抑制效果,文中建立了考虑扭力冲击器高频扭矩的钻柱扭转振动模型,编制了相关计算程序,并采用四阶-五阶Runge-Kutta算法进行求解,讨论了扭力冲击器主要工作参数对钻柱黏滑振动的影响。研究结果表明:扭力冲击器可以有效缩短黏滑周期,以抑制钻柱黏滑振动和增加其机械钻速;当扭转冲击载荷较低时,增大扭转冲击载荷可以缩短黏滑周期甚至消除钻柱黏滑振动,但是当黏滑现象消失后,继续增大扭转冲击载荷对钻柱扭转振动的影响较小;增大冲击频率可以减弱钻柱黏滑振动,并提高钻柱转动时的稳定性。研究结果可为扭力冲击器工作参数的选择提供参考。 展开更多
关键词 黏滑振动 扭力冲击器 扭转冲击载荷 冲击频率
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基于有限元法的汽车盘式制动器蠕动颤振建模与分析 被引量：12
14
作者 张立军 徐杰 +1 位作者 孟德建 余卓平 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期926-934,988,共10页
采用有限元方法研究汽车盘式制动器发生蠕动颤振时的非线性动力学特性。制动钳振动的时域、频域和相图特征的仿真与试验结果均非常相似,验证了仿真模型的正确性。分析发现盘块摩擦副会交替地处于黏着和滑动两种状态,每个周期内的能量转... 采用有限元方法研究汽车盘式制动器发生蠕动颤振时的非线性动力学特性。制动钳振动的时域、频域和相图特征的仿真与试验结果均非常相似,验证了仿真模型的正确性。分析发现盘块摩擦副会交替地处于黏着和滑动两种状态,每个周期内的能量转换关系也符合典型的黏滑振动特征,从黏着转变到滑动状态时接触面内各节点存在复杂的状态转化过程。发生颤振时,盘块间切向摩擦力随着黏滑振动周期在最大静摩擦力和滑动摩擦力间波动。制动钳切向振动加速度幅值最大,呈现明显的阶次关系;黏滑振动频率与系统的固有频率非常接近,振型也非常相似,证明黏滑振动与系统固有属性密切相关。 展开更多
关键词 盘式制动器 蠕动颤振 黏滑振动 有限元法 整车试验
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钻杆纵-扭耦合振动两自由度模型的动力学分析 被引量：10
15
作者 韩善凯 李欣业 +1 位作者 侯书军 陈涛 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2017年第3期240-245,共6页
基于钻杆纵向和扭转振动耦合的两自由度模型,结合钻头所受纵向力和扭矩模型的简化,利用平均法讨论了主要工作参数以及外界介质参数对其周期振动振幅和频率的影响,并进行了数值仿真验证。此外还利用数值计算仿真了工作参数和介质参数对... 基于钻杆纵向和扭转振动耦合的两自由度模型,结合钻头所受纵向力和扭矩模型的简化,利用平均法讨论了主要工作参数以及外界介质参数对其周期振动振幅和频率的影响,并进行了数值仿真验证。此外还利用数值计算仿真了工作参数和介质参数对粘滑运动的影响。结果表明,转盘转速的增加会使扭转振幅增大,但是适量增大转盘转速可以有效降低钻杆粘滞时间,减弱粘滑振动现象。钻头与岩石间的摩擦系数的增大会使相对角位移增大,粘滑现象更加明显,粘滞时间变长。 展开更多
关键词 钻杆 纵-扭耦合振动 非线性动力学 粘滑振动 数值仿真
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深井硬岩地层钻井高频低幅扭转振荡耦合冲击器研制与应用 被引量：10
16
作者 贾红军 王攀 +2 位作者 冯伟雄 张俊杰 邱晓宁 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期158-163,共6页
随着深层油气资源的勘探开发,地层岩石的可钻性越来越差。常规钻井方式钻遇此类地层破岩效果差,钻井效率低,PDC钻头往往由于卡滑、振动而导致失效快、寿命短。为此,将脉冲射流和冲击振动钻井破岩相结合,研制了一种工作原理全新的高频低... 随着深层油气资源的勘探开发,地层岩石的可钻性越来越差。常规钻井方式钻遇此类地层破岩效果差,钻井效率低,PDC钻头往往由于卡滑、振动而导致失效快、寿命短。为此,将脉冲射流和冲击振动钻井破岩相结合,研制了一种工作原理全新的高频低幅扭转振荡耦合冲击器,借助有限元分析软件对所研制的冲击器进行了应力分布及振荡腔结构参数等仿真分析,基于模拟结果提出了结构改进方案,并设计加工了一套原理可行且结构安全的高频低幅扭转振荡耦合冲击器。现场试验表明,该装置能显著改善钻头工作状况,提高平均机械钻速,工作寿命也完全能够与钻头寿命相匹配。高频低幅扭转振荡耦合冲击器有利于解决现有钻井技术中钻头钻遇坚硬地层时的黏滑效应、间歇性卡钻问题,能够有效减小甚至消除卡滑、振动对钻头的损害,提高PDC钻头的破岩效率。 展开更多
关键词 扭转冲击器 高效破岩 黏滑振动 硬岩 复合钻井
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扭转冲击钻井工具的工作特性 被引量：10
17
作者 汪伟 柳贡慧 +2 位作者 李军 查春青 黄涛 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期385-388,共4页
扭转冲击钻井工具是近年来应用较为广泛的提速工具,它可以有效地消除PDC钻头的黏滑振动现象,提高深部地层的机械钻速。在分析工具结构与工作原理的基础上,文中建立了摆锤、换向器的运动数学模型,研究了摆锤、换向器的运动特性,并对工具... 扭转冲击钻井工具是近年来应用较为广泛的提速工具,它可以有效地消除PDC钻头的黏滑振动现象,提高深部地层的机械钻速。在分析工具结构与工作原理的基础上,文中建立了摆锤、换向器的运动数学模型,研究了摆锤、换向器的运动特性,并对工具的冲击性能参数随钻井液排量和节流喷嘴直径的变化规律进行了计算。结果表明:摆锤和换向器在不同阶段的运动均为非线性的;工具的冲击功和冲击频率随钻井液排量的增加而增大,随节流喷嘴直径的增大而减小。研究结果对于扭转冲击钻井工具的设计与应用具有重要的借鉴意义。 展开更多
关键词 扭转冲击 黏滑振动 运动特性 性能参数
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导致钻铤失效的井下振动分析及其解决方案 被引量：9
18
作者 朱全塔 邹宗明 +2 位作者 黄兵 马林虎 夏家祥 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期80-86,共7页
在某些区块或地层尤其是大井眼钻进时,因井下存在较为严重的振动,钻铤出现频繁的疲劳破坏,且多数刺漏、断裂处于螺纹根部。分析上述钻铤失效的原因后发现:井下严重的振动所引起的循环往复弯曲应力导致了该种疲劳破坏。为此,对井下振动... 在某些区块或地层尤其是大井眼钻进时,因井下存在较为严重的振动,钻铤出现频繁的疲劳破坏,且多数刺漏、断裂处于螺纹根部。分析上述钻铤失效的原因后发现:井下严重的振动所引起的循环往复弯曲应力导致了该种疲劳破坏。为此,对井下振动模式进行理论分析,包括纵向振动、横向振动和粘滑(扭转)振动及力学界建立的物理模型,从理论角度剖析了实际井下不同振动形式可能产生共振的危害和理论依据;然后根据钻柱井下横向振动情况及涡动规律,分析了根据既定的边界条件确保稳定的钻井参数的最佳区域,阐释了在最佳区域内钻井,既可以保持钻具的稳定或消除涡动和粘滑振动以获得最大机械钻速,还可以减少或消除下部钻具尤其是钻铤的交变应力疲劳的认识。最后提出了减弱和消除井下振动的解决方案:(1)根据特定的钻具组合、钻井环境,运用上述建立的物理和数学模型,可以较为方便地计算出应该避免的可能引起井下共振的转速及相关参数,且共振转速恰恰就是最佳防振转速,利用井下振动分析软件在钻具组合设计和现场施工时可以避开共振频率;(2)V形扶正器是一种新颖且高效的减弱和消除井下横向和粘滑振动的工具。 展开更多
关键词 纵向振动 横向振动 扭转(粘滑)振动 共振 钻铤疲劳失效 振动 分析软件 V形扶正器
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轴扭复合冲击工具的研制与应用 被引量：9
19
作者 刘书斌 倪红坚 张恒 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期69-76,共8页
为提高PDC钻头破岩效率并减小钻具的粘滑振动,研制了一种轴扭复合冲击工具。该工具以自激振荡脉冲射流为能量来源,通过螺旋面结构将轴向冲击力转换为轴扭复合冲击力进行破岩,具有结构简单和轴向、扭向冲击力同步作用的特点。现场应用结... 为提高PDC钻头破岩效率并减小钻具的粘滑振动,研制了一种轴扭复合冲击工具。该工具以自激振荡脉冲射流为能量来源,通过螺旋面结构将轴向冲击力转换为轴扭复合冲击力进行破岩,具有结构简单和轴向、扭向冲击力同步作用的特点。现场应用结果表明:与常规钻具相比,轴扭复合冲击工具的机械钻速提高了95.2%~193.8%,单只钻头进尺增加了46.4%~229.2%;与螺杆钻具相比,轴扭复合冲击工具的机械钻速提高了71.0%;与轴向冲击工具相比,轴扭复合冲击工具的机械钻速提高了66.3%,单只钻头进尺增加了194.0%;与扭向冲击工具相比,轴扭复合冲击工具的机械钻速提高了30.2%~46.8%,单只钻头进尺增加了17.2%~191.8%。研究表明,轴扭复合冲击工具可以提高破岩效率,减小硬地层的粘滑振动,破岩提速效果显著,具有推广应用价值。 展开更多
关键词 冲击工具 复合冲击力 破岩效率 粘滑振动 PDC钻头 机械钻速 钻头进尺
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基于支持向量机的钻柱黏滑振动等级评估方法 被引量：9
20
作者 陈冲 张仕民 +2 位作者 彭鹤 崔灿 刘杨 《石油机械》 北大核心 2019年第1期20-26,共7页
为评估钻柱黏滑振动的严重程度,提出了一种基于因子分析(FA)与支持向量机(SVM)的黏滑振动风险评估方法。对仿真得到的扭矩数据进行时域与频域分析,提取信号的特征值,然后应用因子分析方法减少高维特征的冗余信息,获取特征向量,最后通过... 为评估钻柱黏滑振动的严重程度,提出了一种基于因子分析(FA)与支持向量机(SVM)的黏滑振动风险评估方法。对仿真得到的扭矩数据进行时域与频域分析,提取信号的特征值,然后应用因子分析方法减少高维特征的冗余信息,获取特征向量,最后通过SVM对降维处理后的数据进行黏滑振动等级分类。研究结果表明:基于井口扭矩信号的SVM黏滑振动等级预测方法的整体预测精度超过80%,能够较准确地对黏滑振动强度等级进行预测。因此该方法是一个有效的黏滑振动等级分类方法,应用该方法能够有效地对钻柱黏滑振动等级进行识别,有助于司钻根据钻柱黏滑振动剧烈程度实时调整钻井参数,减轻黏滑振动产生的危害,提高钻井作业效率和安全性。 展开更多
关键词 黏滑振动 风险评估 时域频域分析 因子分析 特征向量 支持向量机
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