深井钻柱纵-扭耦合下的黏滑振动特性分析

作者：罗杰; 柳军^*; 李强

来源：石油机械, 2023, 51(08): 139-147.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2023.08.019

• 深井钻柱
• 纵-扭耦合
• 黏滑振动
• 振动模型
• 动态响应

钻进过程中由扭转振动引起的黏滑振动会导致钻井质量下降、钻井工具失效，严重影响钻井成本和完井周期。为此，采用集中质量法，建立了深井钻柱的纵-扭耦合振动模型，借助5 200 m实例井进行了模型验证及参数分析。分析结果表明：可以通过减小钻压或增加钻头刀翼来减弱钻柱系统的黏滑振动；较低的地层接触刚度将发生共振行为，共振会加剧钻柱系统的纵向振动，随着地层接触刚度增加，会出现明显的黏滑振动现象，其黏滞时间与地层接触刚度呈正相关；平滑的岩面轮廓下更容易发生黏滑行为，随着岩面轮廓起伏增加，钻柱的纵向振动加剧，瞬态钻压的波动范围进一步增加，并且钻头角速度抖颤现象更加明显。所得结论可为深井钻柱黏滑振动问题的研究提供理论参考。

• 单位
  石油大学机电工程学院