小尺度水平井钻柱动力学实验台架研制及应用

摘要：

水平井钻井过程中钻头与钻柱的运动规律非常复杂,通过现场测试研究钻头与钻柱振动的方法成本高,无法准确解耦各因素,且数据采样率低,不能进行系统分析.因此,以物理相似为基础,设计了 一套基于微钻头-钻柱-岩石的小尺度水平井钻柱动力学模拟实验台架;在钻柱上设计分段套管,模拟套管对钻柱的约束;为更加真实反应钻头与岩石互作用对钻杆及钻头振动的影响,设计微型PDC钻头进行模拟破岩;开展了水平井钻柱室内试验研究,分析了钻柱系统的耦合振动、转速及钻压对钻柱系统振动的影响规律.结果表明:钻头的轴向振动对钻头的扭转振动有较大的影响,且当钻柱发生扭转振动时,其功率谱密度明显高于匀速转动下钻头的功率谱密度;随着转速增大,钻头和钻柱的横向振动加速度也随之增大,钻头扭转振动在主频上的振动幅值也随之增大;随着钻压增大,钻头粘滑振动和横向振动加剧,但对轴向振动的影响不明显.

关键词：水平井、物理相似、钻柱动力学、实验台架、钻柱振动

所属期刊栏目：52

分类号：TE21(钻井工程)

资助基金：国家自然科学基金U19A2097

在线出版日期：2024-09-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：15-23