井下震源发生器设计及动力性能仿真

针对随钻地震强度低、不利于井眼间防碰监测的问题,设计了一种井下震源发生器,主要由活塞、弹簧、固定套筒、冲击锤、止推套筒铁砧和延时装置等组成,正常作业时能利用钻井液对动力装置蓄能,且不产生误震,通过钻井液蓄能、卡点解除等简单操作便能得到高效冲击功的功能。基于流体连续性方程、伯努利方程、水垫阻力和水头损失等流体力学理论,以冲锤为研究对象,建立了井下震源发生器的动力学模型,通过Matlab Gui进行数值模拟程序编制,获得井下震源发生器输出性能变化规律,并研究了不同弹簧刚度对冲锤冲击功、冲击效率等输出性能的影响。结果表明,在钻井液密度较低时,弹簧刚度越大,冲锤最大输出性能越好,最大冲击功为264.14J,所对应的冲击效率为50.41%;最大冲击速度为2.97m/s,所对应的位移为64.5mm;产生的最大震击力为71.28kN,满足丛式井防碰监控的需求。