本文選題：階梯鉆柱 + 輸液管��； 參考：《固體力學(xué)學(xué)報(bào)》2017年03期

【摘要】：處于狹長(zhǎng)井筒中的鉆柱,其動(dòng)力響應(yīng)受到鉆具組合、內(nèi)外鉆井液流動(dòng)以及鉆井參數(shù)等因素的影響,鉆柱動(dòng)力失穩(wěn)導(dǎo)致的劇烈振動(dòng)是井壁坍塌和鉆具失效的重要原因.考慮到鉆桿和鉆鋌在剛度和線密度上存在很大的差別,論文將鉆柱簡(jiǎn)化為單階梯輸液管柱,鉆井液沿著鉆柱內(nèi)部向下泵入并從環(huán)空返回地面.耦合考慮鉆柱自重、隨時(shí)間簡(jiǎn)諧變化的波動(dòng)鉆壓、穩(wěn)定器以及鉆井液的水動(dòng)力和阻尼力,建立了直井中鉆柱橫向振動(dòng)的解析模型.利用有限單元法離散為四階常微分方程后,采用Bolotin法得到臨界頻率方程確定系統(tǒng)的不穩(wěn)定區(qū)范圍,研究了鉆壓、鉆桿長(zhǎng)度、穩(wěn)定器安裝位置、鉆井液的流速和密度等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響的機(jī)理.研究表明:鉆壓的平均值和波動(dòng)幅值都是鉆柱失穩(wěn)的驅(qū)動(dòng)因素,而系統(tǒng)的穩(wěn)定性對(duì)處于受拉狀態(tài)的鉆桿的長(zhǎng)度變化不敏感.在論文所研究的參數(shù)范圍內(nèi),降低鉆井液流速和密度、下移穩(wěn)定器的安裝位置均有助于增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性.
[Abstract]:The dynamic response of drill string in long and narrow well bore is affected by drilling tool combination, internal and external drilling fluid flow, drilling parameters and other factors. The violent vibration caused by dynamic instability of drill string is the important cause of shaft collapse and drilling tool failure. Considering the great difference in stiffness and linear density between drill pipe and drill collar, the drill string is simplified as a single step infusion string, the drilling fluid is pumped down along the drill string and returned to the ground from the annulus. An analytical model of the lateral vibration of drill string in a vertical well is established by coupling the hydrodynamic force and damping force of the drill string with respect to the weight of the drill string, the fluctuation of drilling pressure with the simple harmonic variation of time, the stabilizer and the drilling fluid. After discretization into fourth order ordinary differential equation by finite element method, the critical frequency equation is obtained by using Bolotin method to determine the range of unstable region of the system. The drilling pressure, drill pipe length and the installation position of stabilizer are studied. The mechanism of the influence of the parameters such as velocity and density of drilling fluid on the stability of the system. The results show that the average value and fluctuation amplitude of drilling pressure are the driving factors of string instability, and the stability of the system is not sensitive to the length change of the drill pipe in the tension state. In the range of parameters studied in this paper, reducing the flow rate and density of drilling fluid and installing the downshift stabilizer will help to enhance the stability of the system.
【作者單位】： 西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(51134004) 石油天然氣裝備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(OGE201403-10)資助
【分類號(hào)】：TE921.2

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