基于柔性冲击提速减振装置的研制与分析

针对石油钻探过程中因粘滞-滑动现象所导致的机械钻速低、钻头振动严重等技术难题,设计了一种行星轮+扭簧结构的井下提速减振装置。利用钻进遇阻时输入轴及上部钻柱系统的惯性力矩,给予钻头柔性大扭矩冲击,确保在遭遇硬质点钻进连续性的同时,抵消钻头遇阻波动引起的钻柱振动。通过对遇阻瞬间行星轮的动力学分析,得出装置取不同结构参数对其输出扭矩的影响。运用ABAQUS动力学仿真模块对装置使用有效性进行验证,仿真结果表明装置的使用可以有效缓解钻头的扭转及轴向振动,增加钻头的实际工作时间。样机现场实验结果表明,装置工作原理可行,提速效果明显,使用装置时钻进速度提升近1.5倍,且井口返回岩屑呈现均匀的较大多棱角状颗粒,钻头切削过程处于稳定深层切削的良好工况。