井下黏滑振动严重性量化评价方法研究与应用

摘要

根据黏滑振动表现特征定义了三种主要类型黏滑振动,并从能量守恒角度分析了钻头输出能与机械钻速之间的相互关系,黏滑振动是影响破岩效率的主要瓶颈.在牛顿运动方程的基础上,建立了频率域下,单自由度、有阻尼钻柱受迫黏滑振动预测模型,对描述井下钻柱受力状态更加准确.在此基础上,采用半解析传递矩阵方法建立黏滑振动状态下钻柱各点内力波动变化与地表参数变化特征响应关系,减少了模型求解所涉及的未知变量,提高了计算效率.此外,将黏滑振动状态下的钻柱响应特征的表征参数整合成一个综合指数(Torsional Strength Estimate,TSE),实现了黏滑振动强度量化评价.现场应用结果表明:井下黏滑振动评价技术用于缓解井下振动及提高钻井机速的可行性,通过实时优化钻井参数降低井下振动为深层提速和降低钻井成本探寻了一条有益途径.