应用机械工程学报

抽象的

大斜度井轴向振动工具的数学建模

Emmanuel Omojuwa、Ramadan Ahmed 和 James Acquaye

实验和现场研究继续表明，钻柱中轴向振动工具 (AOT) 引起的井下振动是减少摩擦和改善大角度和大位移井中轴向力传递的最有效方法。对涉及 AOT 的钻柱系统的动态响应进行建模对于验证振动工具的功能测试和预测其在井下条件下的性能非常重要。本研究提出了一个数学模型，用于预测地面和井下条件下轴向振动支撑钻柱 (AOSD) 系统的动态响应。该模型可用于对井底组件内的轴向振动工具进行位置分析。非线性运动方程和在模型开发中引入位移激励使其不同于现有模型。轴向振动工具的弹簧率是确定位移激励的关键输入。将得到的非线性运动方程线性化，并使用特征函数叠加法获得解。该模型使用已发表的测量结果进行验证，这些测量结果来自使用现场规模轴向振动工具进行的实验。结果表明，在不同的轴向位移、振动频率和系统压降下，预测值与测量值之间存在合理的一致性。数学模型的可用性已通过已发表的实验数据进行验证，观察到的平均偏差约为 14.5%。与现有模型不同，新模型考虑了激励压降和振动频率对轴向位移的综合影响。