閥式水力振蕩器工具性能參數(shù)敏感性分析

水力振蕩器的關(guān)鍵性能參數(shù)主要包括振蕩頻率 和波動(dòng)壓力峰值。從動(dòng)閥運(yùn)動(dòng)過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)，動(dòng)閥 運(yùn)動(dòng)過(guò)程受鉆井水力參數(shù)和工具結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響， 因此需分析鉆井液排量、鉆井液密度、動(dòng)閥質(zhì)量及 復(fù)位彈簧剛度對(duì)振蕩頻率及波動(dòng)壓力峰值的影響。

鉆井液排量和鉆井液密度的影響

 圖 8 和圖 9 分別為鉆井液排量和鉆井液密度對(duì) 水力振蕩器振蕩頻率及波動(dòng)壓力峰值的影響曲線。 從圖 8 可以看出，工具振蕩頻率隨鉆井液排量 的增加而減小，工具波動(dòng)壓力峰值隨鉆井液排量的 增加而增大，呈二次函數(shù)關(guān)系。從圖 9 可以看出， 隨著鉆井液密度的增加，工具振蕩頻率不斷減小， 而波動(dòng)壓力峰值隨鉆井液密度的增加而線性增大。 由式 ( 10) 可以發(fā)現(xiàn)，動(dòng)閥節(jié)流孔產(chǎn)生的壓降隨 著鉆井液排量和密度的增加而增大。壓降的增加導(dǎo) 致作用在動(dòng)閥端面的壓差力不斷增加，動(dòng)閥的最大 運(yùn)動(dòng)位移相應(yīng)增大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致頻率 減小。

動(dòng)閥質(zhì)量和復(fù)位彈簧剛度的影響

 圖 10 和圖 11 分別為動(dòng)閥質(zhì)量和復(fù)位彈簧剛度 對(duì)水力振蕩器振蕩頻率及波動(dòng)壓力峰值的影響 曲線。

從圖 10 和 11 可以看出: 工具振蕩頻率隨動(dòng)閥 質(zhì)量的增加而減小，隨復(fù)位彈簧剛度的增加而增 大; 而動(dòng)閥質(zhì)量和復(fù)位彈簧剛度對(duì)波動(dòng)壓力峰值的 影響較小。由式 ( 10) 可知，在鉆井液排量和鉆 井液密度等參數(shù)一定的條件下，壓降最大值僅與節(jié)流孔最小高度有關(guān)。動(dòng)閥質(zhì)量的增加，對(duì)其運(yùn)動(dòng)位 移影響較小，而運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度隨質(zhì)量增加而減 小。因此，在相同位移條件下，動(dòng)閥運(yùn)動(dòng)時(shí)間逐漸 延長(zhǎng)，導(dǎo)致振蕩頻率逐漸減小。隨著動(dòng)閥復(fù)位彈簧 剛度的增加，復(fù)位彈簧壓縮距離減小，導(dǎo)致動(dòng)閥運(yùn) 動(dòng)位移逐漸減小，運(yùn)動(dòng)時(shí)間縮短，所以振蕩頻率逐 漸增大。

動(dòng)閥節(jié)流孔最小高度的影響

圖 12 為動(dòng)閥節(jié)流孔最小高度對(duì)水力振蕩器振 蕩頻率和波動(dòng)壓力峰值的影響曲線。從圖 12 可以 看出，工具振蕩頻率和波動(dòng)壓力峰值均隨節(jié)流孔最 小高度的增加而減小。從式 ( 10) 可知，在鉆井 液排量和鉆井液密度等參數(shù)一定的條件下，壓降最 大值僅與節(jié)流孔最小高度有關(guān)。隨著節(jié)流孔最小高 度的增加，波動(dòng)壓力峰值逐漸降低，動(dòng)閥兩端壓差 力減小，導(dǎo)致動(dòng)閥運(yùn)動(dòng)時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，因此振蕩頻 率逐漸減小。