基于加速度传感器的钻柱振动测量方法研究.pdf

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1、2O12年第41卷石油矿场机械第2期第1页0ILFIELDEQUIPMENT2O12，41(2)：1～7Oo文章编号：100卜3482(2O12)02一OO0107基于加速度传感器的钻柱振动测量方法研究梅冬琴。刘巨保，李治淼，郝军，李伟权(1．东北石油大学机械科学与工程学院，黑龙江大庆163318；2．大庆油田有限责任公司第一采油厂第二油矿，黑龙江大庆163318)摘要：为了预防钻柱振动失效，采用加速度传感器测量钻柱的纵振、横振、扭振及耦合振动。给出了加速度传感器在钻柱上的安装位置和数量，建立了加速度传感器测试信号值与钻柱

2、振动值的关系式。采用ANSYS数值仿真软件模拟了钻柱的4种振动工况，数值仿真得到的钻柱振动加速度值与理论计算结果误差<5。为钻柱振动测量工具的设计提供了理论依据。关键词：钻柱；振动；加速度；传感器；数值模拟中图分类号：TE921．207文献标识码：AStudyonDrillStringVibrationMeasurementBasedonAccelerometerMEIDong—qin，LIUJu—bao，LIZhi—miao，HAOJun。，LIWei—quan(1．CollegeofMechanicalSciencea

3、ndEngineering，NortheastPetroleumUniversity，Daqing163318，China；2．No．2MiningofNo．1OilProductionFactory，DaqingOilfieldCo．，Ltd．，Daqing163318，China)Abstract：Forpreventingdrillstringfailurescausedbydrillstringvibration，vibrationmeasure—mentisagoodmethod．Accordingtotheve

4、rticalvibration，horizontalvibration，tensionalvibra—tionandthecouplingconditionsofthedrillstrings，theplacementandnumberofaccelerometersweregiven，whichwereusedtotestthedrillstringvibration．Themathematicalexpressionsbe—tweentheaccelerometertestsignalandthethreekindso

5、fdrillstringvibrationswereestablished．TheANSYSsoftwarewasusedtosimulatetheaccelerometertestresultsindifferentvibrationconditions．Throughthenumericalsimulation，thedrillstringvibrationaccelerationerrorbetweenmathematicalresultswasobtainedandtheoreticalcalculationswa

6、slessthan5，whichprovidesatheoreticalbasisforthedesignofdrillstringvibrationmeasurementtools．Keywords：drillstring；vibration；acceleration；transducer；numericalsimulation在石油钻井过程中，由于钻柱的旋转、钻头破过钻具设计Ⅲ、减震器应用及钻井参数优化来控岩、井壁碰撞等因素作用，会引起钻柱振动，并导致制钻柱振动引起的钻具失效。由于井下钻柱振钻柱失效Ⅲ。国内外学者针对钻

7、柱振动状态分析及动状况的复杂性，国内在钻柱振动测试方面的研究减振和防断技术开展了大量研究，主要成果有采用较少，例如宿雪通过在钻柱顶部测量振动信号，获得能量法、有限元法嘲等进行了钻柱振动分析，并通钻头下方地层特性，研究钻柱与井壁之间的接触情收稿日期：2011-08—15基金项目：大庆高新区创新基金项目(DQGxO8YFO14)作者简介：梅冬琴(1987一)，女，河南确山人，硕士研究生，主要从事钻柱振动控制与故障诊断研究，E—mail：wamdq@163COm。石油矿场机械2012年2月况_8]。只有精确地测试和提取钻柱振动信

8、号，才能于钻井液的阻尼作用，在传播的过程中，振动波形逐更准确分析和诊断钻柱的振动状态。本文探讨了步变化，振幅逐步减小。强烈的纵向振动会导致钻加速度传感器测量钻柱的纵振、横振、扭振及其耦合头跳离井底，剧烈的跳钻会使钻头镶齿受到严重的振动的方法，给出了加速度传感器安装位置和数量，损坏。由于阻尼的存在，轻微的