基于数值模拟的钻柱谐振响应研究

肖洲 邓虎 余锐 龚毅 方艾 李德鸿 周海秋

XIAO Zhou DENG Hu YU Rui GONG Yi FANG Ai LI De-Hong ZHOU Hai-Qiu

钻柱振动是钻柱疲劳失效的主要原因，特别是在气体钻井过程中，井眼内缺少钻井液的润滑减震作用，钻柱振动更为强烈。文章建立了钻柱振动有限元数值模型，采用SUBSPACE法对钻柱进行模态分析，计算出了钻柱纵向振动各阶固有频率；并利用FULL法分别对三牙轮钻头和空气锤激励时钻柱的谐振响应情况做了计算，对其响应位移和响应轴力进行了详细研究，得出使用三牙轮钻头时钻柱在低阶频率处纵向共振响应位移最大，对钻柱的损害最大；使用空气锤时，钻柱在高阶频率处易发生共振，响应轴向力较大。