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摘要
为了降低钻进过程钻柱与井壁间的摩阻，有效改善托压、卡钻现象及提高有效钻压，设计了一种流体附壁自激式水力振荡器，其可使钻柱发生周期性轴向振动，改变钻柱与井壁间的摩擦形式，提高作业效率。通过理论分析和数值模拟方法阐述了装置原理，利用理论力学分析和Matlab编程方法建立轴向振动工况下管柱摩擦力数学模型；采用有限元数值模拟方法对振荡器进行参数敏感性分析，利用全尺寸物模试验对不同排量下装置的振动特性进行实测分析，并在连续油管加深钻进工程应用中验证了装置的振动减阻效果。结果表明：进出口比对装置入口压力的变化较为敏感，振荡腔腔长和排量对装置入口压力及频率均较为敏感；进出口比和排量的变化对减阻效率影响明显，进出口比与减阻效率呈负相关，排量与减阻效率呈正相关；装置入口压力极值、幅值随排量增大呈增长趋势，装置轴向振动位移幅度与泵注排量呈正相关；该装置可使连续油管钻井进尺速度提高128.6%,提速效果明显。研究结果可为流体附壁自激式水力振荡器的工业化应用提供依据。
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单位中国石油大学（华东）; 新疆油田公司; 机电工程学院
