钻井用钻头和钻柱扭转振动的仿真分析

介绍了钻井过程中钻头和钻柱扭转振动模型的建立方法和对其进行仿真分析的过程。在建模型时主要考虑了钻井过程中由于钻头与岩石相互作用及钻柱的弹性变形而引起的钻头和钻柱扭转振动,并采用数值计算方法求解钻柱扭转振模型,     

钻柱黏滑振动动力学研究

以四自由度钻柱动力学方程为基础,结合钻头–岩石的相互作用规律,分析了钻柱在直井眼内的动力学特征,
研发了多自由度钻柱粘滑振动仿真软件。利用该软件开展了钻柱动力学行为影响的单因素分析,得出了管柱、钻头和
转盘的刚度与转动惯量,以及钻压、转速等对钻柱动力学行为的影响规律,获得了钻柱运动的4 种状态特征。通过对
实际钻柱动力学参数的仿真分析,表明钻杆越长,钻铤越短,钻柱越容易处于黏滑振动状态。另外,改变钻柱的内外直
径不可能有效抑制黏滑振动。研究成果对现场钻井作业具有非常实用的指导意义。     

钻柱振动失稳突变模型的研究

根据Ｍ．Ｍ．Ｋｈａｓａｎｏｗ所建立的涡轮枢轴非线性震动的数学模型，利用当前非线性科学领域的研究成果，进一步给出了钻柱振动失稳尖点的突变模型。并求得了发生失稳的临界点和条件，对揭示钻井过程中动力失稳的现象具有一定的参考价值。     

钻柱纵向振动的有限元分析

根据动力学理论建立钻柱动力学振动方程.把钻柱看作一个弹性直杆,建立几何模型;通过ANSYS软件分析,得出钻柱纵向振动的特性以及减振器的安放位置对钻柱纵向振动的影响.结果表明,减振器安装适当的位置,可以减少钻柱的纵向振动,从而减少和防止钻柱发生断、刺事故.     

钻柱振动失稳突变模型的研究

根据Ｍ．Ｍ．Ｋｈａｓａｎｏｗ所建立的涡轮枢轴非线性震动的数学模型，利用光前非线性科学领域的研究成果，进一步给出了钻柱振动失稳尖点的突变模型，并求得了发生失稳的临界点和条件，对揭示钻井过程中动力失稳的现象具有一定的参考价值。     

钻柱轴向振动固有频率的计算和测量

钻柱振动的固有频率是钻柱在给定钻具组合（ＢＨＡ）条件下钻柱振动的固有特性,在钻进过程中钻头与地层相互作用对钻柱产生激励振动,如果某一激励频率与钻柱自身的固有频率相近时,钻柱将产生共振现象。共振对钻柱是有害的,它可以引起钻柱局部的应力集中,导致钻柱断裂,发生井筒事故。共振与钻井参数有直接关系,如钻压、转盘转数、泥浆性能等,因此,通过调整钻井参数可以避免钻柱的共振现象,达到优化钻井的目的。给出了钻柱轴     

水平井钻柱横向振动有限元分析

钻柱横向振动是引发钻井事故的主要原因之一,水平井由于井眼弯曲严重,钻柱偏心,容易发生钻柱横向振动。以水平井钻柱单元为研究对象,应用有限元法建立了考虑钻井液影响的钻柱横向振动方程,得出了钻柱横向振动频率数学模型,分析了钻井液和钻井液密度对钻柱横向振动频率的影响规律。编制频率计算程序,结果比较符合现场实际,为计算钻柱共振转速提供依据,减少钻柱剧烈横向振动发生。     

钻柱轴向振动固有频率的计算和测量

钻柱振动的固有频率是钻柱在给定钻具组合（ＢＨＡ）条件下钻柱振动的固有特性,在钻进过程中钻头与地层相互作用对钻柱产生激励振动,如果某一激励频率与钻柱自身的固有频率相近时,钻柱将产生共振现象．共振对钻柱是有害的,它可以引起钻柱局部的应力集中,导致钻柱断裂,发生井筒事故．共振与钻井参数有直接关系,如钻压、转盘转数、泥浆性能等,因此,通过调整钻井参数可以避免钻柱的共振现象,达到优化钻井的目的．给出了钻柱轴向振动的固有频率和振动传输公式．现场测量及计算表明,不是所有的固有频率点都会引起钻柱的强烈振动,它取决于振动传输比,现场试验数据验证了计算公式．通过固有频率的计算,分析了减震器对固有频率的影响以及固有频率随井深增加的变化趋势．     

耦合振动对钻柱疲劳的影响

从钻柱上在耦合振动时各截面的应力变化规律出发，运用金属非比例循环概念及特性，讨论了双轴非比例循环对钻柱疲劳的影响。结果表明，金属耦合振动引起双轴非比例循环的应力明显高于单轴振动及比例循环的压力；振幅是影响非比例循环损伤的重要因素之一。     

钻柱系统黏滑振动的自激振动特性研究

针对当前钻柱系统黏滑振动产生的影响不断增大的问题,研究黏滑振动的自激振动特性。通过建立钻柱系统的黏滑振动力学模型,推导了钻头于黏滞阶段与滑脱阶段的状态方程,并得到其滑脱阶段的振动响应。在得到系统黏滑振动特性的基础上,研究钻头在不同初始条件时相对转盘运动的相轨迹。结果表明,当钻头初相点存在扰动时,其运动均将趋向于稳定的黏滑振动,表现为钻头运动的相轨迹收敛于稳定的极限环。对黏滑振动产生的原因进行分析,结果表明,产生黏滑振动的钻柱系统在黏滞状态与滑脱状态转变时均存在摩擦扭矩的降落,相当于在钻头转动方向作用一个外载,即钻头临界状态转变时存在的负阻尼效应将钻柱的振动调节为自激振动。     

随机载荷作用下钻柱振动响应的研究

应用随机振动理论着重研究了钻柱系统在随机荷载作用下的振动响应，并研究了钻柱系统的振动特征及振动传递规律，为以后有效诊断钻头在井下的工作情况，分析钻头和钻柱的可靠性奠定了理论基础     

四通道声-振动测量分析系统的研制

介绍了一种新型声 -振动测量分析系统的研制方法 .设计虚拟式结构 ,精简硬件 ,开发多功能软件 ,整个系统精度高 ,实时性好 ,声学测量最低限达 1 6 d B(A) .特别适用于声压级、声功率级等声学测量以及声学和振动的各种谱分析 ,具有广阔的应用前景     

大位移井钻柱扭转振动顶部扭矩负反馈减振研究

在大位移井条件下 ,钻柱扭转振动相对较大 ,严重时甚至会出现周向粘滑振动。对大位移井钻柱扭转振动模型进行了适当简化 ,给出了钻柱扭转振动顶部扭矩负反馈减振问题的解析结果 ,证明了扭矩负反馈减振理论的正确性。提出了通过拉普拉斯变换解非零极点方程判断钻柱扭转振动衰减快慢的新方法 ,初步探讨了实现顶部扭矩负反馈减振须考虑的某些实际问题 ,其结果对今后相关问题的进一步研究有一定的参考价值。     

上楼振动机器振动控制及功率流分析

采用功率流的分析方法，对反共振机－楼板耦合系统的振动传递及功率流进行了分析。通过理论计算和分析，揭示了质量μ，机器－基础频率比α，隔振器阻尼损耗因子η１以及综合阻尼损耗因子η２等主要因素对反共振机－楼板耦合系统减振降噪性能的影响规律。     

动态测试误差的系统建模与混合谱分析法

本文拟通过动态测试数据处理来分离测量结果、系统误差和随机误差。首先采用动态数据系统建模法(DDS)作预处理与预分析,然后主要应用逐步回归法和周期图检验法即离散谱分析法,提取非周期与周期的确定性成分,并分离出测量结果与系统误差。再对提取后的数据,应用DDS建模法作随机误差的相关分析和连续谱分析,以分离其随机性成分。必要时可借非线性最小二乘法确定两者的组合模型,面对其参数作出精确估计。该方法的分辨率与估计精确度均有所提高,适用性很广,可全部借微计算机进行实时动态数据处理及修正测试误差。     

频闪全息测振的误差分析

本文讨论了频闪全息干涉测振技术在进行模态分析时,由于采用激振频率离散步进的方式进行激励,在共振区往往会产生峰值测量误差,提出如何根据最大允许测试误差选择合适的离散频率增量;文中还探讨了文献[1]中所提出的复模态分析方法,由于被测系统有一定的非线性而产生的理论误差,和当激励信号本身存在一定的失真度时,由于高阶次谐波分量与系统的高阶共振频率一致而引起的系统共振响应对测试结果的影响;指出了影响测试结果最严重的是较低阶次非谐振分量.     

微机实现声强测量分析

本文以IBM-PC微机为核心,组成一套声强测量分析系统,用自编软件实现声强的测量分析。得到的结果不仅有声强谱和声功率谱(窄带和1/3倍频程,线性和A计权),而且还能给出三维声强图和等声强级图。利用该系统成功地进行了CA 6140车床和电机的噪声谱分析,用三维声强图和等声强级图直观地描述了车床前面的噪声辐射状况。     

MODEL MEASUREMENT AND ANALYSIS OF ROTOR BEARING SYSTEM OF OE-SPINNING

This paper describes a CAD compatible software which can conduct model measurementand analysis on a dedicated computer system.This system which can provide modal testing andanalysis capability is also demonstrated briefly.It addresses four main tasks:(1)modal testingand data acquisition,(2)data analysis and correlation,(3)output of modal analysis results,(4)predictions of modal parameters using Structural Dynamic Modification (SDM)software.     

滚动钻柱摩阻研究

现有计算钻柱摩阻力矩的模型是在假设钻柱自转的条件下建立的,不适宜计算钻柱出现反转时的阻力矩。通过引入滚动摩阻系数,建立了反转条件下摩阻力矩的计算方法,得出了计算公式,并给出了水平井段钻柱出现反转的判别式。该研究成果有利于直井防斜和提高水平井钻井技术。     

刀具磨损声振特性的功率谱分析

对车削加工中刀具磨损的切削声信号和振动信号进行了功率谱多参数分析，在诸多影响参数中，滤波功率谱值之和随刀具磨损量ＶＢ的变化规律最为显著，且谱散度分析对处于正常磨损阶段的刀具磨损程度估计与预报有一定价值。