閥式水力振蕩器工具性能參數敏感性分析

水力振蕩器的關鍵性能參數主要包括振蕩頻率 和波動壓力峰值。從動閥運動過程可以發現，動閥 運動過程受鉆井水力參數和工具結構參數的影響， 因此需分析鉆井液排量、鉆井液密度、動閥質量及 復位彈簧剛度對振蕩頻率及波動壓力峰值的影響。

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 水力振蕩器振蕩頻率及波動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，工具波動壓力峰值隨鉆井液排量的 增加而增大，呈二次函數關系。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， 而波動壓力峰值隨鉆井液密度的增加而線性增大。 由式 ( 10) 可以發現，動閥節流孔產生的壓降隨 著鉆井液排量和密度的增加而增大。壓降的增加導 致作用在動閥端面的壓差力不斷增加，動閥的最大 運動位移相應增大，運動時間延長，導致頻率 減小。

動閥質量和復位彈簧剛度的影響

 圖 10 和圖 11 分別為動閥質量和復位彈簧剛度 對水力振蕩器振蕩頻率及波動壓力峰值的影響 曲線。

從圖 10 和 11 可以看出: 工具振蕩頻率隨動閥 質量的增加而減小，隨復位彈簧剛度的增加而增 大; 而動閥質量和復位彈簧剛度對波動壓力峰值的 影響較小。由式 ( 10) 可知，在鉆井液排量和鉆 井液密度等參數一定的條件下，壓降最大值僅與節流孔最小高度有關。動閥質量的增加，對其運動位 移影響較小，而運動過程中加速度隨質量增加而減 小。因此，在相同位移條件下，動閥運動時間逐漸 延長，導致振蕩頻率逐漸減小。隨著動閥復位彈簧 剛度的增加，復位彈簧壓縮距離減小，導致動閥運 動位移逐漸減小，運動時間縮短，所以振蕩頻率逐 漸增大。

動閥節流孔最小高度的影響

圖 12 為動閥節流孔最小高度對水力振蕩器振 蕩頻率和波動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壓力峰值均隨節流孔最 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一定的條件下，壓降最 大值僅與節流孔最小高度有關。隨著節流孔最小高 度的增加，波動壓力峰值逐漸降低，動閥兩端壓差 力減小，導致動閥運動時間逐漸延長，因此振蕩頻 率逐漸減小。