钻进深度对煤矿水平井钻柱振动特性的影响

作     者：亓传宇 杜雪松 宋海蓝 蒋启斌 黄琳荃 QI Chuanyu;DU Xuesong;SONG Hailan;JIANG Qibin;HUANG Linquan

作者机构：重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 

出 版 物：《重庆大学学报》 (Journal of Chongqing University)

年 卷 期：2023年第46卷第2期

页      面：30-42页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划(2018YFC0808004) 

主　　题：煤矿水平井 钻柱 钻进深度 振动特性 

摘      要：煤矿水平井钻柱在钻进过程中,随着钻进深度增加,钻柱在重力作用下与井壁产生复杂的碰撞接触,由此产生的托压效应更加显著,使得钻柱动力学特性随钻进深度增加而发生明显改变,进而影响钻柱的疲劳寿命。基于岩石-钻头-钻柱-井壁耦合动力学分析模型,通过有限元动态仿真,研究了钻进至不同深度下钻柱的纵向、横向和扭转振动特性,分析了钻进过程对钻柱振动特性的影响规律。结果表明:随着钻进深度增加,钻柱纵向跳钻现象呈现“平缓—剧烈—平缓的趋势,横向扰动呈现“小范围蠕动—大范围扰动—小范围蠕动的特点,扭转方向剧烈涡动占比呈现先增加后减小的规律,钻柱主要动力学指标与钻进深度呈非线性关系。因此在对钻柱系统进行动态分析及优化时,不能只分析特定深度,应包含整个钻进过程。