水力振蕩器的關(guān)鍵性能參數(shù)主要包括振蕩頻率 和波動壓力峰值。從動閥運動過程可以發(fā)現(xiàn),動閥 運動過程受鉆井水力參數(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、動閥質(zhì)量及 復(fù)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(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) 致作用在動閥端面的壓差力不斷增加,動閥的最大 運動位移相應(yīng)增大,運動時間延長,導(dǎo)致頻率 減小。
動閥質(zhì)量和復(fù)位彈簧剛度的影響
圖 10 和圖 11 分別為動閥質(zhì)量和復(fù)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(zhì)量的增加而減小,隨復(fù)位彈簧剛度的增加而增 大; 而動閥質(zhì)量和復(fù)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(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)。動閥質(zhì)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(zhì)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(dǎo)致振蕩頻率逐漸減小。隨著動閥復(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(jié)流孔最小高度的影響
圖 12 為動閥節(jié)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(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,波動壓力峰值逐漸降低,動閥兩端壓差 力減小,導(dǎo)致動閥運動時間逐漸延長,因此振蕩頻 率逐漸減小。