平板式鉆井液疊層篩網自由振動探究

于洪波

（大慶鉆探工程公司機械修理廠技術研發中心，黑龍江 大慶 163413）

由于近幾年平板式鉆井液疊層篩網應用情況越發廣泛，在平板式鉆井液疊層篩網中結構與安裝的實際參數，都可以對自由振動情況造成些許影響，這種影響能夠作為平板式鉆井液疊層篩網設計與應用的基礎數據。為了更加明確平板式鉆井液疊層篩網各種參數對于自由振動情況實際影響，以下將螺栓緊繃作為安裝方式，通過構建出平板式鉆井液疊層篩網模型作為基礎，在此基礎上，分析平板式鉆井液疊層篩網模型中各類參數與自由振動之間實際影響與影響程度。

1 平板式鉆井液疊層篩網理論探究

在鉆井液振動篩中，篩網屬于執行篩除工作的關鍵部分，但也屬于振動篩中最容易出現破損的部件之一。而平板式鉆井液疊層篩網的篩除效果與篩網動力特性、應用年限等多方面息息相關，為了促使平板式鉆井液疊層篩網應用效果更加顯著，就需要針對平板式鉆井液疊層篩網運轉原理、主要結構以及各類參數展開探究，但實際上，平板式鉆井液疊層篩網自由振動也屬于較為關鍵的探究重點。目前，對于平板式鉆井液疊層篩網自由振動研究，基本上都是20世紀末的相關研究，其中大部分研究對象都是單層、勾邊以及普通疊層這種篩網，這幾種篩網基本都是通過不銹鋼絲編制而來，但不銹鋼絲自身的實際剛度較低，這就會促使真個篩網較為柔軟，橡膠支撐與篩網之間剪力與彎矩也會因此較小。近幾年，我國開始增加科技研發力度，如今最常用的篩網已經是平板式鉆井液疊層篩網，這種篩網是在金屬板之中黏連兩層或三層不銹鋼，實際剛度遠比以上提到的幾種篩網更高，但由于需要重新考量剪力與彎矩對于自由振動頻率實際影響，以往對這方面的研究內容就顯得有些不夠充實。目前，對于平板式鉆井液疊層篩網自由振動方面的相關研究較為稀少，也沒有較明確的研究模式，因此，以下便將平板式鉆井液疊層篩網剛度大這種特點作為基礎，進一步探究安裝與結構兩種參數對于平板式鉆井液疊層篩網自由振動頻率實際影響。

2 平板式鉆井液疊層篩網自由振動構建模型

為了確定平板式鉆井液疊層篩網參數對自由振動的實際影響，以下通過螺栓緊繃這種方式，構建出平板式鉆井液疊層篩網基礎模型，模型詳情如圖1所示。

圖1 平板式鉆井液疊層篩網模型詳情圖

在以上圖1之中，1代表篩網；2代表橡膠支撐；3代表螺栓緊繃結構；4代表篩箱。通過這種方式就能構建出平板式鉆井液疊層篩網簡化模型，但由于橡膠支撐在開展篩除工作中，基本只會出現彈性較小的變形情況，因此，在簡易模型中便可將橡膠支撐作為線性支撐。

3 平板式鉆井液疊層篩網自由振動模型探究

根據以上簡易模型，任意挑選隨意型號的平板式鉆井液疊層篩網，其中篩網實際長度為1052mm、實際寬度為700mm、實際厚度為5mm、實際密度為7852kg/mm3、彈性為20MPa。那么，通過以上螺栓繃緊方式所構建的平板式鉆井液疊層篩網模型中，就應該具備九個橡膠支撐，在兩個橡膠支撐之間實際跨度完全相同，支撐剛度約為46000N/m左右。在針對模型數據展開分析時，分別在平板式鉆井液疊層篩網寬度中選取三個方向，以及螺栓的預緊力為50kN時，這四個階段確定平板式鉆井液疊層篩網自由振動固定頻率。詳情如以下表1所示：

表1 平板式鉆井液疊層篩網四個階段固定頻率詳細表

由于本文研究重點為平板式鉆井液疊層篩網自由振動，以下便針對平板式鉆井液疊層篩網安裝與結構這兩方面的參數變動，可能對于自由振動的實際影響展開探究。

3.1 單參數變動對于篩網振動影響

在確定平板式鉆井液疊層篩網具備九個橡膠支撐，且支撐剛度為46000N/m左右以后，當螺栓的預緊力有所不同時，對于平板式鉆井液疊層篩網自由振動頻率影響也會各不相同，在螺栓的預緊力持續增加時，平板式鉆井液疊層篩網自由振動頻率會隨之增加，并屬于一種遞進狀態持續增加，由此可知，螺栓的預緊力對于平板式鉆井液疊層篩網自由振動頻率影響情況較為嚴重，但由于在以上將平板式鉆井液疊層篩網分為四個階段，當篩網處于第一階段時自由振動頻率約為220Hz左右，這比正常的鉆井液振動篩自由振動頻率還高，因此，不會出現共振情況。雖然以上已經確定平板式鉆井液疊層篩網橡膠支撐數量，但實際上在剛開始構建模型時，隨著橡膠支撐數量增加，平板式鉆井液疊層篩網自由振動頻率也開始隨之增加，由此可知，橡膠支撐數量對于平板式鉆井液疊層篩網自由振動頻率也會產生一定影響，當橡膠支撐數量增加為相應數值后，平板式鉆井液疊層篩網自由振動頻率也會隨之處于恒定狀態，這種情況下，對于自由振動頻率基本沒有任何影響。此外，在剛開始安裝橡膠支撐時，在模型中橡膠支撐剛度幾乎為0，這時便可當作模型中不存在橡膠支撐，但隨著橡膠支撐數量安裝的同時，橡膠支撐剛度也在隨之增加，當橡膠支撐剛度小于或等于10000N/m時，平板式鉆井液疊層篩網自由振動頻率基本沒有任何變化，但隨著橡膠支撐剛度增加到40000N/m之上時，平板式鉆井液疊層篩網自由振動頻率也開始有所提升，由此可知，平板式鉆井液疊層篩網自由振動頻率會隨著橡膠支撐剛度而增加。

3.2 雙參數變動對于篩網振動影響

在確定平板式鉆井液疊層篩網具備九個橡膠支撐，且支撐剛度為46000N/m左右以后，當平板式鉆井液疊層篩網中安裝的橡膠支撐數量與剛度有所不同時，平板式鉆井液疊層篩網自由振動頻率影響會完全不同，在橡膠支撐彈簧剛度較低時，對于平板式鉆井液疊層篩網自由振動頻率影響并不是十分明顯，隨著后續橡膠支撐彈簧剛度增加后，對于自由振動頻率影響就會越發明顯。當平板式鉆井液疊層篩網中安裝的橡膠支撐剛度與螺栓的預緊力有所不同時，螺栓的預緊力對于平板式鉆井液疊層篩網自由振動頻率影響，不會因橡膠支撐剛度高低出現明顯變化，但如果橡膠支撐剛度開始增加時，螺栓的預緊力對于平板式鉆井液疊層篩網自由振動頻率影響反倒會下降。除此之外，當平板式鉆井液疊層篩網中安裝的橡膠支撐彈簧剛度與螺栓的預緊力有所不同時，如果橡膠支撐數量開始出現變動的同時，螺栓的預緊力無論出現增加變動還是下降變動，對于平板式鉆井液疊層篩網自由振動頻率影響情況基本不會出現任何變動，但可能會隨著不同階段而出現遞增情況。

4 結語

綜上所述，螺栓的實際預緊力可以對平板式鉆井液疊層篩網固定頻率起到遞增效果，在固定頻率有所增加時，螺栓預緊力的影響效果會更大。當橡膠的支撐數量降低時，平板式鉆井液疊層篩網所受影響會更大，但如果橡膠的支撐數量有所增加時，卻不會對平板式鉆井液疊層篩網固定頻率造成較大影響，但如果橡膠的支撐剛度為10000N/m之內，對于平板式鉆井液疊層篩網幾乎沒有任何影響，如果橡膠的支撐剛度增加到10000N/m之上時，對于平板式鉆井液疊層篩網影響就會越發明顯。