基于全井钻柱动力学的轴向减振器安放位置确定

沈子俊，狄勤丰，王明杰，陈锋，王文昌，平俊超

钻柱减振器是减小钻柱轴向振动的专用工具，能够部分吸收钻进过程中所产生的轴向振动，从而起到保护钻头以及其他井下重要工具的作用。然而，对减振器效果的评价却是观点不一，技术人员对使用减振器的态度也是褒贬各有。现有的大部分方法都是将钻柱系统简化为质量-弹簧体系进行减振器作用效果分析，不但无法考虑超细长钻柱的双重非线性特征的影响，而且还无法考虑横向和扭转振动的耦合作用。特别是，目前关于定 向井下部井段减振器的安放鲜见报道。文章基于定向井井眼轨迹和全井钻柱动力学特性的有限元模型，使用有限元节点迭代的方法对具体工况下的整体钻柱的动力学特性进行求解，通过对比下部稳斜段减振器前后的振动状态、有无减振器时的结果来分析减振器的作用效果。在此基础上，研究了减振器刚度和安放位置对减振效果的影响。结果表明，减振器能有效起到减振作用，减振效果随减振器刚度减小而增强，对于不同的钻柱结构，减振器的最佳安放位置不同。