钻井液对钻柱横向振动固有频率的影响.pdf

维普资讯 2004年 第 28卷 石油大学学报(自然科学版) Vo1．28 No 6 第 6期 JournaloftheUniversityofPetroleum，China Dec．2004 文章编号 ：1000—5870(2004)06—0068—04 钻井液对钻柱横向振动固有频率的影响 李茂生 ，闫相祯 ，高德利2 (1．石油大学机 电工程学院，山东东营 257061；2．石油大学石油天然气工程学院，北京 102249) 摘要 ：为了研究钻柱系统的振动模态以及动力学特性，利用动力学理论研究了钻柱 内、外钻井液对钻柱横向振动固 有频率的影响。引入附加质量系数，通过线性化假设，并进行 Laplace变换，导出了钻井液排量、井眼直径与钻柱外径 的比值与附加质量系数的关系。研究结果表 明，钻井液的存在导致钻柱的固有频率与不考虑钻井液相 比有较大的 下降；钻柱内、外钻井液对钻柱横向振动固有频率的作用机理不同，其中环空内钻井液对钻柱横向振动固有频率的 影响要远远大于人们的估计 。 关键词 ：钻柱；横向振动；耦合振动 ；固有频率 ；钻井液；环空 中图分类号 ：TE21 文献标识码 ：A Influenceofdrillingfluidonnaturalfrequencyofdrillstringlateralvibration LIMao-sheng ，YAN Xiang—zhen ，GAO De—li (1．CollegeofMechanicalandElectronicEngineeringintheUniversityofPetroleum，China，Dongying257061，China； 2．FacultyofPetroleumEngineeringinhteUniversityofPetroleum，hCina，Beijing102249，China) Abstract：Inordertostudythevibrationmodalanddynamicpropertiesofdrillstringsystem ，theinfluenceofdrillingfluid inandoutofthedrillstringonnaturalfrequencyofdrillstringlateralvibrationwasstudiedbasedonthednyamictheory． Byintroducingtheadditionalmassfactorna dlinearhypothesis，therelationma ongtheadditionalmassfactor，drillingfluid displacme entandtheratiobetweenouterdima eterofdrillstringandwelldima eterWas obtainde throughLa placetransform Theresultsshow thatthenaturalfrequencyofdrillstringlateralvibrationdropscomparde withinexistenceofdrillingfluid． Themechanism ofdrillingfluidinnadoutofthedrillstringforthenatural~qeuencyofdrillstringlateralvibrationisdiffer— ent．Theinfluenceofdrillingfluidintheannulusonnaturalfrequencyofdrillstringlateralvibration islargerthna ordinary estimationresults． Keywords：rdillstring；lateralvibration；couplde vibra