超深井钻柱粘滑振动特征的测量与分析

摘要：

粘滑振动是引起钻具失效、影响钻井时效的复杂振动形式,国内外学者对其产生机理进行了大量研究,但至今没有定论.采用ESM钻柱振动测量工具测量了某超深井井下钻柱的三轴加速度,通过分析三轴加速度的特征,研究了井下钻柱的粘滑振动特征.结果表明:实测井段发生了大量的粘滑振动,粘滑振动频率约为0.11 Hz,粘滑振动周期约为9.0 s,粘滞时长达4.0 s,滑脱阶段井下钻柱转速最大达330.0 r/min,约为地面转速的2.75倍;粘滑振动与地面测量扭矩波动具有很好的对应关系,说明可以通过地面测量扭矩特征初步判断井下钻柱是否产生粘滑振动.频域分析结果表明,当发生滑脱运动时,径向加速度的频谱中粘滑振动频率对应的能量幅值最大,同时还包含横向共振频率和与井壁接触产生的外激励频率等,但轴向振动的频谱中粘滑振动频率对应的能量幅值较小,表明钻柱粘滑振动过程中扭转振动最为突出,并存在强烈的横向振动和较弱的轴向振动.研究结果对描述粘滑振动的特征、判断超深井钻井过程是否发生粘滑振动和及时采取消除粘滑振动技术措施具有指导作用.

关键词：超深井、钻柱、粘滑振动、加速度、扭矩、频率

所属期刊栏目：45

分类号：TE21(钻井工程)

资助基金：国家自然科学基金项目"超深井钻柱非线性动力学及动态安全性基础理论研究"U1663205;"深井、超深井钻柱的非线性动力学特性分析"51174130;上海市部分地方院校能力建设项目"石油钻柱动力学特性仿真平台研发及其应用"12160500200

在线出版日期：2017-06-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：32-39