钻柱粘滑振动仿真和控制策略研究

作者：陈午阳; 刘曙光; 胡小雄

来源：石油矿场机械, 2022, 51(03): 1-7.

• 钻柱系统
• 粘滑振动
• 双闭环
• PID

在深井和超深井钻探过程中存在钻柱粘滑振动，不仅造成机械钻速降低，驱动能量浪费，而且会加速钻具的老化和失效，严重威胁钻井安全。以钻柱旋转系统为研究对象，建立转盘、BHA(Bottom-Hole Assembly)和钻头的二自由度钻柱系统扭转模型。该模型考虑了扭转刚度、粘滞阻尼和岩石钻头相互作用等高度非线性摩擦。通过MATLAB/Simulink仿真模块对该模型进行仿真试验，分析了实际钻井过程中钻柱产生的粘滑振动特性。为抑制钻柱的粘滑振动，设计1套基于PID控制策略的双闭环控制系统。该研究结论对工程实践中钻柱粘滑振动的抑制具有重要意义。

• 单位
  黄山学院; 中国科学院宁波材料技术与工程研究所; 机电工程学院