一种超深井钻柱粘滑振动抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种超深井钻柱粘滑振动抑制方法，包括：将超深井钻柱等效为转盘、钻杆、BHA和钻头组成的四自由度扭转振动物理模型；采用基于哈密顿原理的拉格朗日方程描述所述四自由度扭转振动物理模型，建立超深井钻柱扭转振动动力学模型；求解所述超深井钻柱扭转振动动力学模型，获得所述超深井钻柱扭转振动特性；根据所述超深井钻柱扭转振动特性，调整所述超深井钻柱的结构或钻进参数，抑制所述超深井钻柱的粘滑振动。本发明专利技术建立超深井钻柱扭转振动动力学模型，求解模型获得了超深井钻柱扭转振动特性，根据钻柱扭转振动特性调整超深井钻柱的结构或钻进参数，可以抑制超深井钻柱的粘滑振动，保证超深井钻井作业的安全和高效。保证超深井钻井作业的安全和高效。保证超深井钻井作业的安全和高效。

【技术实现步骤摘要】
一种超深井钻柱粘滑振动抑制方法


[0001]本专利技术涉及石油钻井
，特别是涉及一种超深井钻柱粘滑振动抑制方法。

技术介绍

[0002]随着油气资源日益枯竭，油气勘探开发逐渐向深部地层发展，深井/超深井逐渐成为主体井型。深度在6000
‑
9000米的井定义为超深井，井深在4500
‑
6000米的井定义为深井。超深井钻柱的钻杆更长，扭转刚度更低，所以超深井钻柱更容易发生粘滑振动且振动程度更剧烈、危害更大，这就导致深层/超深层的机械钻速相较于浅层显著降低。此外钻柱发生粘滑振动时，钻柱上存在剧烈的周期性交变应力，导致井下钻具过早疲劳失效。因此为了有效避免粘滑振动，提升深层/超深层的机械钻速，保证超深井钻井作业的安全和高效，有必要抑制深井钻柱粘滑振动。
[0003]现有技术中主要通过实际测量和理论分析来研究钻柱的粘滑振动并抑制粘滑振动。实际测量法是通过测量钻柱运动较准确地获得钻柱的振动状态，并借助信号处理技术研究钻柱粘滑振动的诱发机理及影响因素。实际测量对测量传感器要求极高，所以用测量方法研究钻柱粘滑振本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超深井钻柱粘滑振动抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将超深井钻柱等效为转盘、钻杆、BHA和钻头组成的四自由度扭转振动物理模型；S2：采用基于哈密顿原理的拉格朗日方程描述所述四自由度扭转振动物理模型，建立超深井钻柱扭转振动动力学模型；S3：求解所述超深井钻柱扭转振动动力学模型，获得超深井钻柱扭转振动特性，所述超深井钻柱扭转振动特性包括钻柱的角位移随时间的变化关系；S4：根据所述超深井钻柱扭转振动特性，调整所述超深井钻柱的结构或钻进参数，抑制所述超深井钻柱的粘滑振动。2.根据权利要求1所述超深井钻柱粘滑振动抑制方法，其特征在于，所述超深井钻柱扭转振动动力学模型为：式中，和分别为转盘、钻杆、BHA和钻头的角位移，分别为转盘、钻杆、BHA和钻头的角位移，和分别为转盘、钻杆、BHA和钻头的角速度，和分别为转盘、钻杆、BHA和钻头的角加速度，J1、J2、J3和J4分别为转盘、钻杆、BHA和钻头的转动惯，k1、k2、k3和k4分别为转盘、钻杆、BHA和钻头的刚度，c1、c2、c3和c4分别为转盘、钻杆、BHA和钻头上阻尼器的阻尼系数，ω为转盘角速度，T
f
为地层对钻头的摩擦扭矩。3.根据权利要求2所述超深井钻柱粘滑振动抑制方法，其特征在于，地层对钻头的摩擦扭矩为：式中，D
b
为钻头直径，WOB为钻压，T
smax
为钻头与地层间的最大静摩擦扭矩，为与...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛良杰，甘伦科，聂荣国，王国荣，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：