大位移井井下钻柱耦合动力学分析研究
摘要：兴古7-H173大位移作业工况复杂,井下钻柱由于钻压、转速等因素容易发生耦合振动,研究大位移井井下钻柱纵向、横向、扭转三维耦合振动规律对减少钻具疲劳失效至关重要。文章建立大位移井钻柱耦合动力学有限元模型并求解,模型主要考虑了三维振动位移随时间的变化,同时考虑了井底钻压波动对耦合振动频率的影响,结合理论和现场进行分析,通过数值模拟发现,钻具耦合振动存在周期性变化规律,井底钻压波动越大,井下钻柱耦合振动频率幅值越大,但振动周期未发生明显改变,振动频率在一阶固有频率与二阶固有频率幅值之间的波动范围减小;转速越高,振动周期明显减小,振动频率在一阶固有频率与二阶固有频率幅值之间波动范围减小,越容易达到共振幅值。通过现场试验可以发现,井下钻柱振动存在周期性波动,高钻压、高转速条件下井下钻柱振动明显加强,而降低钻压、转速,振动明显减弱,与数值模拟规律接近,具有一定适用性,为大位移井下钻柱振动研究提供了可靠性意见。
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