阀式水力振荡器工具性能参数敏感性分析

水力振荡器的关键性能参数主要包括振荡频率 和波动压力峰值。从动阀运动过程可以发现，动阀 运动过程受钻井水力参数和工具结构参数的影响， 因此需分析钻井液排量、钻井液密度、动阀质量及 复位弹簧刚度对振荡频率及波动压力峰值的影响。

钻井液排量和钻井液密度的影响

 图 8 和图 9 分别为钻井液排量和钻井液密度对 水力振荡器振荡频率及波动压力峰值的影响曲线。 从图 8 可以看出，工具振荡频率随钻井液排量 的增加而减小，工具波动压力峰值随钻井液排量的 增加而增大，呈二次函数关系。从图 9 可以看出， 随着钻井液密度的增加，工具振荡频率不断减小， 而波动压力峰值随钻井液密度的增加而线性增大。 由式 ( 10) 可以发现，动阀节流孔产生的压降随 着钻井液排量和密度的增加而增大。压降的增加导 致作用在动阀端面的压差力不断增加，动阀的最大 运动位移相应增大，运动时间延长，导致频率 减小。

动阀质量和复位弹簧刚度的影响

 图 10 和图 11 分别为动阀质量和复位弹簧刚度 对水力振荡器振荡频率及波动压力峰值的影响 曲线。

从图 10 和 11 可以看出: 工具振荡频率随动阀 质量的增加而减小，随复位弹簧刚度的增加而增 大; 而动阀质量和复位弹簧刚度对波动压力峰值的 影响较小。由式 ( 10) 可知，在钻井液排量和钻 井液密度等参数一定的条件下，压降最大值仅与节流孔最小高度有关。动阀质量的增加，对其运动位 移影响较小，而运动过程中加速度随质量增加而减 小。因此，在相同位移条件下，动阀运动时间逐渐 延长，导致振荡频率逐渐减小。随着动阀复位弹簧 刚度的增加，复位弹簧压缩距离减小，导致动阀运 动位移逐渐减小，运动时间缩短，所以振荡频率逐 渐增大。

动阀节流孔最小高度的影响

图 12 为动阀节流孔最小高度对水力振荡器振 荡频率和波动压力峰值的影响曲线。从图 12 可以 看出，工具振荡频率和波动压力峰值均随节流孔最 小高度的增加而减小。从式 ( 10) 可知，在钻井 液排量和钻井液密度等参数一定的条件下，压降最 大值仅与节流孔最小高度有关。随着节流孔最小高 度的增加，波动压力峰值逐渐降低，动阀两端压差 力减小，导致动阀运动时间逐渐延长，因此振荡频 率逐渐减小。