李思琪, 田胜雷, 李 丽, 李 玮, 陈 卓, 房永生

(1.东北石油大学石油工程学院,黑龙江大庆 163318; 2.青海油田公司,甘肃敦煌 736202)

简谐振动冲击钻井技术是一项由阿伯丁大学应用动力学研究中心为提高质硬地层钻进效率而提出的一种新兴高效破岩方法[1-2],是一项配合以适当的钻压和转速,通过钻头向岩石施加周期性的简谐振动冲击而实现岩石破碎的一项钻井技术,当施加的激励频率与岩石的固有频率相等时,岩石产生共振,即为共振钻井。自该技术提出以来,已有许多学者针对其进行了大量研究[3-4]:一方面是关于冲击系统动力学特性的研究[5-7],通过建立钻柱系统的动力学模型分析冲击系统的运动状态和特性;一方面着手于室内试验测试[8-10],通过和常规钻井破岩试验对比,验证简谐振动冲击钻井技术的钻进效果。此外,还有少量研究针对该技术的破岩机制展开,主要分析了冲击特性参数[11-12]和岩石力学特性参数[13-14]对破岩效率的影响。和常规钻井技术相比,简谐振动冲击钻井技术相当于在静载(钻压)基础上对岩石介质施加了一个额外的周期性的动载(简谐冲击力),因此岩石介质在该动载作用下的响应情况也是研究简谐振动冲击钻井技术破岩机制的关键问题之一。笔者从岩石介质在简谐振动冲击下的响应问题出发,在已有的研究成果基础上[15],进一步考虑岩石介质的阻尼,完善简谐振动冲击下岩石介质的振动响应模型,分别推导岩……