大位移井已被廣泛應(yīng)用于非常規(guī)油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)當(dāng)中,但在大位移井大斜度穩(wěn)斜段鉆進(jìn)過(guò)程中,如果扭矩過(guò)大易造成鉆柱失效,而目前關(guān)于水平段徑向振動(dòng)對(duì)于旋轉(zhuǎn)鉆柱摩阻扭矩影響規(guī)律的研究則較少,并且多集中于產(chǎn)生徑向振動(dòng)工具研制和摩擦系數(shù)測(cè)量等方面。為此,在分析徑向振動(dòng)對(duì)于旋轉(zhuǎn)鉆柱摩阻扭矩影響原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了不同型號(hào)截面外形為橢圓形的鉆桿減磨接頭模型;采用自行研制的減摩降扭工具性能試驗(yàn)裝置,對(duì)不同鉆速、轉(zhuǎn)速條件下安裝有不同鉆桿接頭模型的水平旋轉(zhuǎn)鉆柱進(jìn)行扭矩測(cè)試;進(jìn)而探究了徑向振動(dòng)對(duì)鉆柱摩阻扭矩的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:①隨鉆桿接頭橢圓截面長(zhǎng)短軸半徑比的增大,扭矩均值和扭矩波動(dòng)最大幅值均先減小后增大,長(zhǎng)短軸半徑比為1.065時(shí),扭矩的均值和最大幅值均明顯降低,可以起到減摩降扭的作用;②減小鉆速和轉(zhuǎn)速,可以降低扭矩均值;③轉(zhuǎn)速超過(guò)45 r/min后,扭矩最大幅值隨轉(zhuǎn)速的增加變化不大;④扭矩波動(dòng)基頻與轉(zhuǎn)速呈近似線性關(guān)系,與鉆速和長(zhǎng)短軸半徑比無(wú)關(guān)。結(jié)論認(rèn)為,該研究成果可以為大位移井水平井鉆柱接頭設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供幫助。 

【文章來(lái)源】：天然氣工業(yè). 2020,40(09)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

減摩降扭工具性能試驗(yàn)裝置示意圖

利用detrend函數(shù)可得到扭矩隨時(shí)間變化的線性趨勢(shì)，如圖4所示，轉(zhuǎn)速30 r/min、鉆速18.0 m/h時(shí)，電機(jī)空轉(zhuǎn)無(wú)負(fù)載時(shí)的扭矩最小。對(duì)比安裝普通鉆桿接頭和鉆桿減磨接頭的測(cè)試結(jié)果，使用鉆桿減磨接頭時(shí)，扭矩增長(zhǎng)速度更快，分析原因可能是鉆桿減磨接頭截面大于內(nèi)桿截面，因此鉆桿減磨接頭與內(nèi)桿連接處存在暴露的截面，測(cè)試中為模擬真實(shí)的井壁條件，試驗(yàn)裝置的外筒底部均勻鋪滿砂粒，但沒(méi)有鉆井液的循環(huán)流動(dòng)，因此隨著鉆桿減磨接頭水平行進(jìn)，鉆桿減磨接頭暴露的截面前端逐漸有少量砂粒堆積，砂堆的形成導(dǎo)致扭矩增大。

鉆桿減磨接頭模型結(jié)構(gòu)如圖2所示。鉆桿接頭橢圓截面的長(zhǎng)軸與短軸之比是控制徑向振動(dòng)的關(guān)鍵參數(shù)，不同型號(hào)鉆桿接頭模型的截面外形參數(shù)如表1所示。為研究鉆桿減磨接頭產(chǎn)生的徑向振動(dòng)對(duì)摩阻扭矩的影響，分別對(duì)安裝普通鉆桿接頭和鉆桿減磨接頭（1617、1618、1619）及電機(jī)空轉(zhuǎn)（不安裝內(nèi)桿及待測(cè)工具）的工況進(jìn)行扭矩測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中，選取轉(zhuǎn)速分別為30 r/min、45 r/min和60 r/min，鉆速分別為18.0 m/h、22.5 m/h和27.0 m/h，將測(cè)試結(jié)果經(jīng)過(guò)快速傅里葉變換，時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，得到扭矩幅值頻譜圖，分析扭矩的變化規(guī)律。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3372081