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2021年第10期
2021-10-11
24

新型指向式旋转导向钻井工具导向轴振动特性研究

  • 作者:

    张光伟
    侯朋朋
    李军强
    马建青
  • 关键词:

    指向式旋转导向钻井工具
    导向轴
    偏摆角
    振动模态
  • 作者单位:

    西安石油大学 机械工程学院

摘要

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摘要:

导向轴是指向式旋转导向钻井工具实现导向钻进的关键部件。在钻进过程中,导向轴受力复杂,易发生振动而影响旋转导向钻具的导向稳定性、精确性和可靠性,影响井眼轨迹控制、井壁质量和钻进效率等。以导向轴为研究对象,对其所受偏心环组的导向驱动力、旋转外套的转矩和地层岩石的侧向力进行受力分析,建立了导向轴力学模型,分析所受载荷。基于动力学理论和有限元方法对导向轴进行了纵向和横向2种振动的模态分析及谐响应分析;探讨了导向轴偏摆角对导向轴固有频率的影响,以及转矩、钻进压力和导向轴偏摆角对导向轴振动特性的影响。结果表明:导向轴偏摆角由0°增至6°过程中,横向振动固有频率增大较为明显,横向振动为导向轴的主要振动形式,距离导向节0.52 m处的导向轴与偏心环组连接处位置横向振幅较大;转矩和钻进压力对导向轴的纵向振动影响较大,随着转矩由1 000 N·m增大至1 600 N·m,导向轴的纵向振幅增大约1.3倍。

张光伟,侯朋朋,李军强,等.新型指向式旋转导向钻井工具导向轴振动特性研究[J].煤炭科学技术,2021,49(10):177-184. ZHANG Guangwei,HOU Pengpeng,LI Junqiang,et al.Study on vibration characteristics of guiding shaft of new directional rotary steering drilling tool[J].Coal Science and Technology,2021,49(10):177-184.

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