自激振荡钻具振荡力计算及影响因素分析

何超 姚建林 胡畔 罗林

HE Chao YAO Jian-Lin HU Pan LUO Lin

自激振荡钻具是利用自激振荡原理，将连续的高压钻井液转化为间歇周期性的脉冲射流，以增强钻 头冲击力和减少岩屑重复破碎，进而提高机械钻速的井下工具。该工具以其结构简单、无密封件和工作可靠等优 势得到广泛应用。然而由于自激振荡钻具的振荡力使用解析法难以计算，使得其结构优化和现场应用受到限制。 文章基于大涡模型理论，对自激振荡钻具内部流场进行模拟，进而计算出工具振荡力的大小，并计算分析了钻井液 密度、钻井液排量和工具最小水眼尺寸变化对振荡力的量化影响，指出钻井液密度和钻井液排量是影响工具振荡 力的主要因素，同时现场应根据实际许用节流压降选用合适的最小水眼尺寸。文章的研究工作为工具内部结构的 优化提供方法，同时也为现场合理使用该工具提供依据。