制約勘探開(kāi)發(fā)效益的鉆柱技術(shù)因素

制約勘探開(kāi)發(fā)效益的鉆桿技術(shù)因素和管理體制探討

1前言（1）我國(guó)目前在山前構(gòu)造帶和復(fù)雜地區(qū)深井鉆井速度和處理井下復(fù)雜事故在一定程度上受鉆桿技術(shù)水平的制約，提高鉆速要靠強(qiáng)化鉆井技術(shù)措施，但強(qiáng)化鉆井措施將導(dǎo)致鉆柱事故。本文提出了解決這一問(wèn)題的戰(zhàn)略措施是：

規(guī)劃和采用57/8”特殊扣鉆桿，用于鉆26”至81/2”的井眼，這在國(guó)外己是成熟技術(shù)，國(guó)內(nèi)在南海鉆井中己成功使用過(guò)。

內(nèi)加厚過(guò)渡帶刺穿仍是鉆桿失效的主要形式，解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)內(nèi)加厚過(guò)渡帶。但涉及到非API標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)可問(wèn)題。

2前言提高鉆桿質(zhì)量的另一問(wèn)題是鋼材機(jī)械性質(zhì)指標(biāo)和有害元素含量控制。在機(jī)械性質(zhì)指標(biāo)中，應(yīng)盡量降低材料性能的各向異性，特別是縱向和橫向沖擊韌性相差較大的現(xiàn)象。大量失效試件分析表明，縱向的夏比沖擊功值都遠(yuǎn)高于API標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)標(biāo)，但橫向夏比沖擊功值很低，后者未列入檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。制定高于API和國(guó)標(biāo)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)際上是通行的作法。

3前言（2）討論了在深井6”井眼中用4”無(wú)摩擦焊整體接頭鉆桿替代31/2”鉆桿提高鉆井效益，這在國(guó)外也是成熟技術(shù)。（3）針對(duì)低效氣田開(kāi)發(fā)提出了小井眼套管鉆井的管柱結(jié)構(gòu)，預(yù)計(jì)鉆井成本降低30%。這可能是今后大量低效氣田開(kāi)發(fā)需要發(fā)展的重要技術(shù)。

42.15”系列鉆桿不適應(yīng)強(qiáng)化鉆井技術(shù)

我國(guó)準(zhǔn)噶爾南沿山前構(gòu)造帶、天山南山前構(gòu)造帶及南方海相地層地區(qū)深井上部井段鉆速低，這己引起普遍關(guān)注。特別是天山南北山前構(gòu)造帶上部大井徑段還普遍存在巨厚礫石層，導(dǎo)致扭矩大和鉆具振動(dòng)嚴(yán)重。5”系列鉆桿不適應(yīng)強(qiáng)化鉆井（強(qiáng)化鉆井主要指高轉(zhuǎn)速、高泵壓和高鉆壓下進(jìn)行鉆井作業(yè)），表現(xiàn)在：52.15”系列鉆桿不適應(yīng)強(qiáng)化鉆井技術(shù)

在大鉆壓下，扭矩將大幅度增加，導(dǎo)致斷扣、脹扣和刺扣頻繁發(fā)生，在大井眼中表現(xiàn)得十分突出。曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)一套新鉆桿鉆完1500m171/2”井眼后就需修扣或降級(jí)使用的情況。高轉(zhuǎn)速損壞鉆具嚴(yán)重。目前PDC鉆頭要求150--200轉(zhuǎn)/分以上轉(zhuǎn)速。引進(jìn)的高轉(zhuǎn)速牙輪鉆頭，國(guó)產(chǎn)高轉(zhuǎn)速牙輪鉆頭等可適應(yīng)120-180轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速，但大部分情況下轉(zhuǎn)速只能開(kāi)到60-80轉(zhuǎn)/分，深井小井眼只能開(kāi)到40-60轉(zhuǎn)/分。高轉(zhuǎn)速的鉆柱損壞嚴(yán)重制約機(jī)械鉆速提高。國(guó)外在中上部井段轉(zhuǎn)速普遍高于120轉(zhuǎn)/分。

在高泵壓下鉆速可顯著提高，并可改善井眼凈化和減少起下鉆阻卡。但是高泵壓下鉆桿螺紋刺扣和加厚過(guò)渡帶刺漏嚴(yán)重。目前由于泵壓多在15MPa左右工作，少數(shù)達(dá)到20MPa，能在25MPa連續(xù)工作的更少。5”鉆桿內(nèi)水眼水力損失大，限制了在深部井段或重泥槳時(shí)井底動(dòng)力鉆具的使用。

62.15”系列鉆桿不適應(yīng)強(qiáng)化鉆井技術(shù)

在復(fù)雜地層深井中，卡鉆幾乎不可避免。5”鉆桿在處理卡鉆時(shí)的扭轉(zhuǎn)和軸向拉壓極限載有限，常常因不能果斷處理使事故或井下復(fù)雜惡化。綜上所述，目前犧牲鉆速保鉆桿的問(wèn)題制約鉆速提高，并帶有普遍性。適應(yīng)強(qiáng)化鉆井的鉆桿肯定會(huì)得到市場(chǎng)的認(rèn)可，價(jià)格可能就是一個(gè)次要問(wèn)題。

72.2鉆柱不適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例

鉆桿刺漏統(tǒng)計(jì)資料，高轉(zhuǎn)速是導(dǎo)致鉆柱刺漏的主要操作因素。由于鉆桿的刺漏失效，給塔指油田造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。表1和表2列舉了典型的鉆桿刺穿與轉(zhuǎn)速的相關(guān)性。

82.2鉆柱不適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例

表1xxx(高轉(zhuǎn)速)與xxxxx(較高轉(zhuǎn)速)刺穿比較(相鄰井)

井號(hào)次號(hào)刺孔尺寸mm×mm鉆井參數(shù)鉆具規(guī)格鉆壓(噸)轉(zhuǎn)速(r/min)泵壓(MPa)xxx160×10814019一級(jí)鉆桿(相同區(qū)塊)235×56-814019360×56-814020450×56-814020530×56-814019625×58-1214019740×151013019890×108-1013019.5930×108-10130191025×58-1013020116×68-1013020125×58-1013020xxxxx

無(wú)刺漏4-6902092.2鉆柱不適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例

表2aaa與aaaaa鉆桿刺穿比較(相鄰井)

井號(hào)次號(hào)刺孔尺寸mm×mm鉆井參數(shù)鉆具規(guī)格鉆壓(噸)轉(zhuǎn)速(r/min)泵壓(MPa)aaa170×84-612015同樣臺(tái)架鉆桿。同樣地質(zhì)因素。轉(zhuǎn)速降到80RPM后不再刺穿。220×74-612018.5330×104-612018420×104-6120-14018.553010614018715×10614018820×5612018920×54-614018aaaaa

無(wú)刺漏4-680-9018102.2鉆柱不適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例

API失效數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)及揭示的問(wèn)題包括：確定API5D規(guī)定的內(nèi)錐面長(zhǎng)度與刺穿、斷事故率的相關(guān)性。

證實(shí)鉆桿過(guò)早破壞及發(fā)生的原因。

112.2鉆柱不適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例

失效數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)及揭示的問(wèn)題包括：1785例失效中的84%發(fā)生在加厚過(guò)渡帶加厚過(guò)渡帶指加厚段、錐面、一段非加厚本體，從接頭起約1.5m內(nèi)。由于只有剖開(kāi)才能測(cè)加厚過(guò)渡帶，84%的失效說(shuō)明不了與內(nèi)加厚尺寸的相關(guān)性。只有16%剖開(kāi)檢查。剖面軌道儀檢測(cè)說(shuō)明不了問(wèn)題。很難測(cè)量加厚過(guò)渡帶起點(diǎn)和終點(diǎn)。熱鐓粗過(guò)程造成內(nèi)加厚尺寸剖面隨機(jī)性，應(yīng)力集中也有隨機(jī)性，失效位置隨機(jī)性。內(nèi)加厚熱擠壓精度難保證，金屬流變性及流動(dòng)與溫度、熱擠時(shí)強(qiáng)度、熱金屬流等有關(guān)。

122.2鉆柱不適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例

圖1鉆桿失效位置統(tǒng)計(jì)

13加厚過(guò)渡帶刺穿3鉆柱失效案例失效規(guī)律14鉆柱失效案例失效規(guī)律加厚過(guò)渡帶刺穿15鉆柱失效案例失效規(guī)律加厚過(guò)渡帶刺穿16鉆柱失效案例失效率高1718載荷性質(zhì)與熱軋鋼管機(jī)械性質(zhì)各向異性大部分的鉆柱失效屬應(yīng)力疲勞或應(yīng)力腐蝕疲勞。但是目前的API標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)標(biāo)中的鋼材性能指標(biāo)體系和指標(biāo)值并不能全面的表征應(yīng)力疲勞或應(yīng)力腐蝕疲勞抗力.一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題是，與疲勞失效直接相關(guān)的是縱向和橫向沖擊韌性值差異。API和國(guó)標(biāo)規(guī)定了縱向取樣的夏比沖擊功值，對(duì)橫問(wèn)沖擊功值未作規(guī)定。如果鉆桿只承受確定的軸向拉壓或拉壓交變載荷，那么只規(guī)定縱向沖擊功是合理的，即縱向沖擊功反映了力與裂紋平面相垂直時(shí)，材料抵抗裂紋延伸的能力。但是鉆桿或下部組合受力的性質(zhì)和裂紋取向之間的組合關(guān)系復(fù)雜，僅用縱向沖擊功不能全面表征材料的應(yīng)力疲勞抗力。現(xiàn)在的問(wèn)題是不宜追求過(guò)高的縱向沖擊功值，但是要減小橫向沖擊功與縱向沖擊功的差，即降低材料性質(zhì)各向異性。19加厚過(guò)渡帶刺穿的鉆柱運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和材料動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)

在研究鉆桿刺穿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)十分重要的現(xiàn)象，高轉(zhuǎn)速導(dǎo)致鉆桿刺穿主要發(fā)生在95/8”技術(shù)套管內(nèi)。實(shí)際上在南方海相硬地層中，高轉(zhuǎn)速引起鉆桿刺穿等損環(huán)問(wèn)題也比較嚴(yán)重。這一問(wèn)題與鉆桿在套管內(nèi)或硬地層井眼內(nèi)剛性井壁的碰撞運(yùn)動(dòng)有關(guān)，同時(shí)碰撞狀態(tài)下材料的失效涉及材料動(dòng)態(tài)斷裂特性和動(dòng)態(tài)止裂理論。引用現(xiàn)代斷裂力學(xué)的研究成果可以得到以下認(rèn)識(shí)：20加厚過(guò)渡帶刺穿的鉆柱運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和材料動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)

對(duì)材料研究較多，其成果已列入鉆柱材料設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的是用夏比沖擊功表示材料的止裂韌性。當(dāng)夏比沖擊功大于54焦?fàn)枙r(shí)，就可實(shí)現(xiàn)“washoutbeforebreak”(即“刺而不斷”)準(zhǔn)則。這一理論己為大量實(shí)踐證明，并被廣泛接受。從表1看出加厚帶刺穿橫向?qū)挾冗_(dá)90mm也設(shè)有斷裂。因此54焦?fàn)柕呐袚?jù)可防止斷裂，但不能防止刺穿。21材料動(dòng)態(tài)斷裂理論帶有裂紋的鉆桿在碰撞工況下，慣性作用及應(yīng)力波對(duì)裂紋的快速傳播起主導(dǎo)作用。在碰撞作用下，材料的塑性、靜態(tài)斷裂韌性降低，即抗斷裂阻力降低，或裂紋易起始擴(kuò)展。因此按前述靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)斷裂和止裂研究結(jié)論不能防止鉆桿在高速旋轉(zhuǎn)下與剛性井壁碰撞造成的高應(yīng)力集中處刺穿或斷裂。事實(shí)上很多刺穿鉆桿的鋼材檢測(cè)夏比沖擊功己高達(dá)90焦?fàn)栆陨稀?2綜合措施解決動(dòng)態(tài)斷問(wèn)題在鉆桿接頭上裝非旋轉(zhuǎn)保護(hù)器、彈性結(jié)構(gòu)保護(hù)套既有利保護(hù)套管，又可降低碰撞和保護(hù)鉆桿，但成本增加。改進(jìn)鉆桿結(jié)構(gòu)，最好不要有內(nèi)加厚過(guò)渡帶，或把應(yīng)力集中點(diǎn)從內(nèi)加厚消失點(diǎn)轉(zhuǎn)移到其它位置。但這又涉及到非API標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)可問(wèn)題。塔指、西南石油學(xué)院和寶鋼正在聯(lián)合解決這一問(wèn)題。23

防止刺穿的研究進(jìn)展

在鉆桿接頭上裝非旋轉(zhuǎn)保護(hù)器、彈性結(jié)構(gòu)保護(hù)套既有利保護(hù)套管，又可降低碰撞和保護(hù)鉆桿，但成本增加。改進(jìn)鉆桿結(jié)構(gòu)，最好不要有內(nèi)加厚過(guò)渡帶，或把應(yīng)力集中點(diǎn)從內(nèi)加厚消失點(diǎn)轉(zhuǎn)移到其它位置。但這又涉及到非API標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)可問(wèn)題。塔指、西南石油學(xué)院和寶鋼正在聯(lián)合解決這一問(wèn)題。(3)提高鋼材純凈度、降低鋼材有害元素含量(3)應(yīng)用有限元方法研究?jī)?nèi)加厚過(guò)渡帶內(nèi)錐面長(zhǎng)度和園角半徑與應(yīng)力集中和應(yīng)力水平的相關(guān)性。研究結(jié)論為：應(yīng)力集中系數(shù)降低20%，壽命可提高一倍。增加內(nèi)錐面長(zhǎng)度可降低應(yīng)力集中和應(yīng)力水平，但降低值有限。園角半徑對(duì)應(yīng)力集中和應(yīng)力水平的影響十分顯著，但由于受壁厚限制，增大到兩個(gè)園弧相切，實(shí)際上已變?yōu)榍?，錐面已不存在。2425

制定高于API標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和積極采用非API標(biāo)準(zhǔn)

API標(biāo)準(zhǔn)是用戶與廠家相互妥協(xié)的產(chǎn)物，它是一個(gè)最低標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)標(biāo)基本是參照API標(biāo)準(zhǔn)制定的。但是隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，幾乎所有國(guó)外鋼管公司都制定和采用了比API標(biāo)準(zhǔn)更高的技術(shù)條件。盡管他們公布的和訂貨技術(shù)條件仍然以API標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，但他們內(nèi)控的指標(biāo)體系比API標(biāo)準(zhǔn)要高得多。大量鉆柱失效分析表明，按API或國(guó)標(biāo)規(guī)定的指標(biāo)體系或指標(biāo)值，鋼材性能是合格的，即責(zé)任不在廠家。鉆柱失效造成的經(jīng)濟(jì)損失基本只能由油田單位承擔(dān)。因此油田單位與工廠合作，制定自己的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，工廠制定更高的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能提高質(zhì)量和水平。26扶正器，配合接頭、震擊器

結(jié)構(gòu)和材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)低

扶正器，配合接頭、震擊器結(jié)構(gòu)和材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)低，造成井下斷落事故。下部鉆柱仍是低標(biāo)準(zhǔn)的選用和管理。27最小沖擊功標(biāo)準(zhǔn)太低現(xiàn)行國(guó)標(biāo)中最小沖擊功為20℃，平均54焦耳，最小47焦耳的標(biāo)準(zhǔn)太低。沒(méi)有規(guī)定橫向最小沖擊功。建議部分控制指標(biāo)∶屈服強(qiáng)度∶125—140Ksi。必需控制區(qū)間，上限太大，而沖擊韌性又不相應(yīng)提高，對(duì)疲勞應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕會(huì)更敏感。夏比沖擊功∶縱向大于70焦耳，橫向大于55焦耳晶粒度∶大于9級(jí)28配合接頭長(zhǎng)度

配合接頭長(zhǎng)度對(duì)螺紋應(yīng)力值有一定影響，短配合接頭螺紋應(yīng)力值高于長(zhǎng)配合接頭。國(guó)標(biāo)SY5200-93規(guī)定可用兩類長(zhǎng)度的接頭，即短型和長(zhǎng)型。此規(guī)定對(duì)深井、大井眼欠妥。宜只采用長(zhǎng)型。即：

A型兩端同徑：0.915m，B型兩端異徑：1.22mB型配合接頭大小端長(zhǎng)度分配∶國(guó)標(biāo)SY5200-93中規(guī)定大小端各二分之一長(zhǎng)度。欠妥，應(yīng)改為大端1/3總長(zhǎng)，小端2/3長(zhǎng)度總長(zhǎng)。增長(zhǎng)小端長(zhǎng)度有利于降低小端應(yīng)力集中和減少失效。29扶正器長(zhǎng)度鉆柱型∶國(guó)標(biāo)短型∶1.3—1.5m。宜加長(zhǎng)為2.2—2.5m。兩端車扣處特殊材質(zhì)要求。結(jié)構(gòu)參數(shù)30鉆柱靜力學(xué)分析31鐘擺鉆具有限元計(jì)算結(jié)果鐘擺鉆具彎矩和彎曲應(yīng)力圖32穩(wěn)斜鉆具有限元計(jì)算結(jié)果穩(wěn)斜鉆具彎矩和彎曲應(yīng)力圖33增斜鉆具有限元計(jì)算結(jié)果增斜鉆具彎矩和彎曲應(yīng)力圖34鉆柱動(dòng)力學(xué)（1）鉆柱動(dòng)力學(xué)分類及其控制技術(shù)（2）下部鉆柱有限元分析（3）非線性動(dòng)力學(xué)分析（4）減振和振動(dòng)解耦的動(dòng)力學(xué)研究35鉆柱振動(dòng)分類自由振動(dòng)：彈性系統(tǒng)偏離平衡狀態(tài)后，若外界激勵(lì)不再作用于系統(tǒng)所發(fā)生的振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)：被外界激勵(lì)控制的振動(dòng)自激振動(dòng)：系統(tǒng)本身與外界相互作用，自動(dòng)激發(fā)的振動(dòng)參數(shù)振動(dòng)：隨機(jī)或周期地改變系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，由參數(shù)激勵(lì)引起的振動(dòng)36下部鉆具運(yùn)動(dòng)學(xué)分析下部鉆具組合的運(yùn)動(dòng)方程［Ｍ］—系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣［Ｃ］—系統(tǒng)的阻尼矩陣［Ｋ］—系統(tǒng)的剛度矩陣｛δ(t)｝—系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)位移列陣—系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)廣義速度—系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)廣義加速度｛Ｒ｝—系統(tǒng)的等效節(jié)點(diǎn)載荷37下部鉆具運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算結(jié)果滿眼鉆具組合運(yùn)動(dòng)軌跡圖（鉆壓：200KN，轉(zhuǎn)速：60rpm，扶正器間隙：6mm）38下部鉆具運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算結(jié)果增斜鉆具組合運(yùn)動(dòng)軌跡圖（鉆壓：200KN，轉(zhuǎn)速：90rpm，扶正器間隙：6mm）39下部鉆具運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算結(jié)果穩(wěn)斜鉆具組合運(yùn)動(dòng)軌跡圖（鉆壓：200KN，轉(zhuǎn)速：60rpm，扶正器間隙：6mm）40下部鉆具運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算結(jié)果降斜鉆具組合運(yùn)動(dòng)軌跡圖（鉆壓：200KN，轉(zhuǎn)速：60rpm，扶正器間隙：6mm）41非線形鉆柱動(dòng)力學(xué)分析非線形動(dòng)力學(xué)方程該方程與線形動(dòng)力學(xué)鉆柱方程一樣，只是剛度矩陣、阻尼矩陣和外力包括非線形項(xiàng)，求解方法也有所不同。42井鉆具組合和井眼尺寸171/2″(442.5mm)井眼，雙扶正器鐘擺鉆具鉆壓：8-12噸，轉(zhuǎn)速：50-60rpm，鉆頭：171/2″J22三牙輪鉆頭，泥漿密度1.15g/cm3直井鉆進(jìn)至井深876.08米時(shí)，1#扶正器(距鉆頭18.8m)公扣斷。43井非線形鉆柱動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)速（頻率）與最大相對(duì)位移關(guān)系圖轉(zhuǎn)速（頻率）與最大相對(duì)彎曲應(yīng)力關(guān)系圖44井非線形鉆柱動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)速（頻率）與最大相對(duì)彎矩關(guān)系圖轉(zhuǎn)速（頻率）與最大相對(duì)復(fù)合應(yīng)力關(guān)系圖45井非線形鉆柱動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)速為50、100和158rpm時(shí)出現(xiàn)較強(qiáng)烈的動(dòng)力響應(yīng)，說(shuō)明在實(shí)際操作中應(yīng)避開(kāi)這些臨界轉(zhuǎn)速。該井的實(shí)際轉(zhuǎn)速比較接近50rpm，因此造成鉆具共振，導(dǎo)致1#扶正器公扣斷。46井非線形鉆柱動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果臨界轉(zhuǎn)速為50rpm時(shí)的相對(duì)位移臨界轉(zhuǎn)速為50rpm時(shí)的相對(duì)彎曲應(yīng)力47井非線形鉆柱動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果臨界轉(zhuǎn)速為50rpm時(shí)的相對(duì)橫向彎矩臨界轉(zhuǎn)速為50rpm時(shí)的相對(duì)復(fù)合應(yīng)力48井非線形鉆柱動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果在鉆頭與1#扶正器之間的鉆鋌聯(lián)接處，1#扶正器公扣處和2#扶正器公扣部位以及2#扶正器后等4個(gè)位置出現(xiàn)應(yīng)力峰值，是容易失效的位置。這與第一章的實(shí)際統(tǒng)計(jì)規(guī)律相符。大井眼鐘擺鉆具鉆鋌跨距長(zhǎng)，井眼間隙大，過(guò)大的不平衡力導(dǎo)致強(qiáng)烈的橫向彎曲振動(dòng)，在橫向位移較小的地方對(duì)應(yīng)著較大的彎曲應(yīng)力和彎距，因而橫向彎曲振動(dòng)是鐘擺鉆具失效的主要原因。在整個(gè)鉆柱中，下部鉆具組合的動(dòng)力響應(yīng)明顯比鉆鋌至井口部分的鉆柱強(qiáng)烈，因此下部鉆具組合更易發(fā)生失效。49減振和振動(dòng)解耦的研究意義為了減輕鉆柱縱振、橫振、扭振、沖擊對(duì)下部鉆具組合的損壞，須設(shè)計(jì)減振工具，并改進(jìn)下部鉆具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；針對(duì)振動(dòng)耦合，研究振動(dòng)解耦技術(shù)，設(shè)計(jì)合理的下部鉆具組合，逐漸實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化鉆井措施，提高機(jī)械鉆速。50水力加壓器原理

水力加壓器原理是靠鉆頭噴嘴壓降或井底動(dòng)力鉆具與噴嘴的壓降之和作用在活塞上產(chǎn)生鉆壓。設(shè)活塞面積為S，壓降為△P，則產(chǎn)生的鉆壓為

WOB=S

△P根據(jù)鉆井需要，已經(jīng)研制出系列的單行程和雙行程水力加壓器51單行程水力加壓器所有活塞的行程都一樣，流量和噴嘴參數(shù)設(shè)定后，其鉆壓不能更改。1——上接頭；2——上噴嘴；3——變流元件；4——一級(jí)活塞；

5——副缸體；6——二級(jí)活塞；7——主缸體；8——六方鉆桿。單行程水力加壓器結(jié)構(gòu)示意圖52雙行程水力加壓器結(jié)構(gòu)、原理與單行程水力加壓器相同，只是活