發(fā)布時間：2018-01-15 07:39

  本文關(guān)鍵詞：超深井鉆柱粘滑振動特征的測量與分析　出處：《石油鉆探技術(shù)》2017年02期 　論文類型：期刊論文

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【摘要】：粘滑振動是引起鉆具失效、影響鉆井時效的復(fù)雜振動形式,國內(nèi)外學(xué)者對其產(chǎn)生機理進行了大量研究,但至今沒有定論。采用ESM鉆柱振動測量工具測量了某超深井井下鉆柱的三軸加速度,通過分析三軸加速度的特征,研究了井下鉆柱的粘滑振動特征。結(jié)果表明:實測井段發(fā)生了大量的粘滑振動,粘滑振動頻率約為0.11Hz,粘滑振動周期約為9.0s,粘滯時長達4.0s,滑脫階段井下鉆柱轉(zhuǎn)速最大達330.0r/min,約為地面轉(zhuǎn)速的2.75倍;粘滑振動與地面測量扭矩波動具有很好的對應(yīng)關(guān)系,說明可以通過地面測量扭矩特征初步判斷井下鉆柱是否產(chǎn)生粘滑振動。頻域分析結(jié)果表明,當發(fā)生滑脫運動時,徑向加速度的頻譜中粘滑振動頻率對應(yīng)的能量幅值最大,同時還包含橫向共振頻率和與井壁接觸產(chǎn)生的外激勵頻率等,但軸向振動的頻譜中粘滑振動頻率對應(yīng)的能量幅值較小,表明鉆柱粘滑振動過程中扭轉(zhuǎn)振動最為突出,并存在強烈的橫向振動和較弱的軸向振動。研究結(jié)果對描述粘滑振動的特征、判斷超深井鉆井過程是否發(fā)生粘滑振動和及時采取消除粘滑振動技術(shù)措施具有指導(dǎo)作用。
[Abstract]:Stick-slip vibration is a complex vibration form which causes the failure of drilling tools and affects the drilling aging. Many scholars at home and abroad have done a lot of research on its mechanism. But there is no conclusion so far. The triaxial acceleration of drill string in an ultra-deep well is measured by ESM drill string vibration measurement tool, and the characteristics of triaxial acceleration are analyzed. The characteristics of stick-slip vibration of downhole drill string are studied. The results show that a large number of stick-slip vibration occurred in the measured well section, the frequency of viscous slip vibration is about 0.11Hz, and the period of stick-slip vibration is about 9.0s. The maximum downhole drill string speed in slippage stage is 330.0r / min, which is about 2.75 times that of surface speed. There is a good correspondence between the vibration of stick-slip and the fluctuation of measured torque on the ground, which indicates that it can be preliminarily judged whether the downhole drill string produces stick-slip vibration through the characteristics of the measured torque on the ground. The frequency domain analysis results show that. When slippage occurs, the energy amplitude corresponding to the stick-slip vibration frequency is the largest in the spectrum of radial acceleration, including the transverse resonance frequency and the external excitation frequency caused by contact with the shaft wall, etc. However, the energy amplitude corresponding to the frequency of stick-slip vibration is small in the frequency spectrum of axial vibration, which indicates that torsional vibration is the most prominent in the process of stick-slip vibration of drill string. There are strong transverse vibration and weak axial vibration. It is helpful to judge whether the viscous vibration occurs in the drilling process of ultra deep well and to take the technical measures to eliminate the vibration in time.
【作者單位】： 中國石油塔里木油田分公司;上海大學(xué)上海市應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)研究所;上海大學(xué)機電工程與自動化學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金項目“超深井鉆柱非線性動力學(xué)及動態(tài)安全性基礎(chǔ)理論研究”(編號:U1663205)和“深井、超深井鉆柱的非線性動力學(xué)特性分析”(編號:51174130) 上海市部分地方院校能力建設(shè)項目“石油鉆柱動力學(xué)特性仿真平臺研發(fā)及其應(yīng)用”(編號:12160500200)資助
【分類號】：TE921.2
【正文快照】： 鉆井過程中,粘滑振動(stick-slip vibration)是引起鉆頭和鉆具組合失效破壞的重要原因,其本質(zhì)為自激產(chǎn)生的強烈扭轉(zhuǎn)振動。對于深井、超深井,由于鉆柱長徑比很大,扭轉(zhuǎn)剛度較低,而且鉆柱與井壁的摩阻也較大,這使鉆柱在井下的運動特征十分復(fù)雜,其中之一就是粘滯-滑動現(xiàn)象,即粘滑

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本文編號：1427425