曹彦伟，李谦

（成都理工大学环境与土木工程学院，四川 成都 610051）

0 引言

钻进过程中，因为同时受到轴向压力、扭矩和弯曲力矩的作用，井下钻柱振动不可避免。更为严重的是钻柱自转时还存在着剧烈的交变应力，会使钻柱受到的扭矩大大增加，导致其下部受力最大［1］。减少钻柱振动是钻进过程优化的关键问题之一，近年来对该问题的研究集中于被动减振和主动减振2种方式。被动减振的原理是在振动产生后降低振动幅度，通过使用优化设计的钻柱组合或者是在钻柱的下端安装抑制振动的工具实现减振。主动减振的原理在于对钻头进行结构化设计，在源头上抑制振动的产生。当前常用的减振手段大多为侧重于使用减振工具降低振动的被动减振，刘希茂等研制的随钻恒扭器可以稳定钻井扭矩，提高钻头使用寿命［2］；查春青等设计了PDC钻头扭转振动减振工具能够有效抑制钻头的扭转振动［3］；付传红等研制的减振增压装置可以实现稳定给钻头增压的同时极大限度地吸收钻柱振动和钻头冲击［4］；付蒙等基于速度补偿反馈控制器设计出的钻柱粘滑振动控制系统可以有效抑制钻柱粘滑振动［5］。Shell和NOV公司合作开发的软扭矩旋转系统，通过自适应控制顶驱转速来消除粘滑振动［6］；Tomax公司开发出能够适时调整钻进扭矩的井下工具，可以实现扭矩自平衡［7］。就主动减振而言，有学者对全尺寸试验井中振动参数进行了实测，指出当前常用的5种减振钻头设计理论都不能有效地实现减振［8］。……