张 伟 王 瑜 孙健越 张 凯 孔令镕

(中国地质大学(北京)工程技术学院；自然资源部深部地质钻探技术重点实验室)

0 引 言

随着钻探行业的发展，螺杆动力钻具在中深孔中的应用越来越多。在螺杆动力钻具中，止推轴承是连接钻头和钻柱的关键零件，其承受着钻头切削地层和上部钻杆摩擦孔壁所产生并传递过来的振动[1]、高温高压以及较大的轴向载荷[2]，易导致螺杆动力钻具轴承损坏，严重影响钻具的钻进效率和可靠性[3-4]。金刚石轴承具有硬度高、导热性能好、润滑介质适应性强[5]以及自我抛光的能力[6]，十分适用于高温动力钻具轴承[7]。

国内外关于金刚石止推滑动轴承在井下马达中应用的研究主要在材料的改进、介质润滑效果和摩擦副摩擦特性的探索上[8]，在一定程度上延长了金刚石止推滑动轴承作业寿命。通过对止推轴承在实际工作中摩擦面的研究可以发现，摩擦片有崩裂的现象[9]，但在振动方面的研究国内外普遍还保持在钻具整体的尺度上来进行分析[10-17]，没有单独针对动力钻具止推轴承振动的特性进行分析[18]。为此，本文开展了关于金刚石止推轴承组振动特性研究，研究了金刚石止推轴承组的共振频率，分析了各种类型振动信号对于金刚石止推轴承组的影响。研究结果可为金刚石止推轴承的推广、普及以及设计改进提供试验数据支持。

1 纵向振动模型研究

通过对井下钻具的实际工况进行分析可知，钻具的振动主要由钻杆对井壁的摩擦、钻头切削地层以及地层性质的突然变换所产生。……