轴向激励作用下钻柱的瞬态动力学建模与分析.pdf

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1、2014正第43卷石油矿场机械第8期第8页OILFIELDEQUIPMENT2014，43(8)：8-12文章编号i1001—3482(2014)08—0008—05轴向激励作用下钻柱的瞬态动力学建模与分析吴欣袁，张文华，冯强。杨文领，游润仙(中国石油集团渤海钻探工程有限公司工程技术研究院，天津300457)摘要：在复杂结构井钻井过程中，由于摩阻转矩、粘滑、托压等影响，导致难以达到预定的靶点。近年来研制了一些辅助振动工具，例如水力振荡器、扭转冲击器等。这些工具的使用起到了提升钻进效率、延长水平段长度的作用。建立了在轴向激励作用下钻柱的瞬态动力学模型

2、，该模型包括1个一维动力学模型和1个三维静态模型。运用该模型可预测复杂三维井眼轨迹和激励作用下钻柱的力学行为。分析了振幅、频率、摩擦因数、传播距离等影响因素，推导出了加入振动激励后钻柱和井壁之间的表观摩擦因数，并计算了振荡类工具的合理安放位置。该模型和计算结果为水力振荡器的设计和现场应用提供了理论依据。关键词：钻柱；水力振荡器；动力学；分析中图分类号：TE921．2O1文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001-3482．2014．08．002ModelingandAnalysisofDrillStemTransientDynam

3、icunderAxialExcitationWUXin—yuan，ZHANGWen—hua，FENGQiang，YANGWen—ling，YOURun—xian(EngineeringTechnologyResearchInstitute，BHDC，Tianjin300457，China)Abstract：Intheprocessofdrillingcomplexstructurewells，becausethefrictiontorque，stick—slip，proppressureandothereffects，makingitdifficu

4、lttoachievethedesiredtargets．Inrecentyears，anumberofauxiliaryvibratingtoolsweredeveloped，suchashydraulicoscillators，reversingshock，etc．Usingthesetoolscanimprovedrillingefficiency，prolongingthelengthofthehorizon—talsection．Aroleintheaxia1excitationtransientdynamicsmodeldrillstr

5、ingwasestablished．Themodelconsistsofaone—dimensionaldynamicmodelandathree—dimensionalstaticmode1．Themodelisappliedtocomplexthree—dimensionaltrajectorypredictionandincentivesundertheme——chanicalbehaviorofthedrillstring．Theamplitude，frequency，frictioncoefficient，transmissiondist

6、anceandotherfactorswereanalyzed，anddeducedafteraddingvibrationexcitationbetweenthedrillstringandtheboreholewallapparentfrictioncoefficient．Andreasonableoscillationtoolsplacementrecommendationsareputforward．Themodelandcalculationresultsprovideatheoreti—calbasisforthehydraulicos

7、cillatorofthistypeoftooldesignandfieldapplications．Keywords：drillstem；hydraulicoscillator；dynamics；analysis随着国内外各大油田开发的深入，复杂结构井，寿命。为了解决这些问题，许多学者在这方面做了例如：大位移井、超长水平井、多分支水平井等数量深入的研究引，并研发出了一些工具来缓解这一矛越来越多。一方面摩阻和转矩限制了水平段长度的盾]。近年来出现了一些振动工具，例如水力振荡延伸，另一方面钻柱中有害的振动又影响了钻柱的器、扭转冲击器等。这些工具减小摩

8、阻，缓和了有害收稿日期：2014—02—26作者简介：吴欣袁(1981一)，男，四川宜宾人，工程师，博士，2012年毕业于