带旋转导向工具的底部钻具组合横向振动特性研究

摘要：

为了提高旋转导向工具的井眼轨迹控制效果及作业安全性,研究了带静态推靠式旋转导向工具底部钻具组合(RSBHA)的横向振动特征.静态推靠式旋转导向工具通过控制3个导向翼肋的驱动压力实现井眼轨迹控制,可以将其等效为偏心距和偏心方位角已知的偏心稳定器;建立RSBHA的三维小挠度静力学模型,基于加权余量法确定RSBHA在钻压作用和井壁约束下的空间构形,获得上切点的位置;以上切点到钻头的距离作为横向振动的有效长度建立有限元模型,利用振型叠加法求解RSBHA的横向振动响应,分析工作参数和结构参数对其横向振动的影响.算例结果发现:转速约为138 r/min时,RSBHA的动态位移在距钻头8.20,18.10,24.60和31.60 m处较大;钻压对RSBHA最大弯曲应力的影响较小;偏心距和偏心方位角对RSBHA横向振动特性的影响较大,对于某些特定的偏心距和偏心方位角,RSBHA最大弯曲应力会明显增加.研究结果表明,结构参数和工作参数对RSBHA的横向振动影响较大,应对其进行优化设计,以确保旋转导向工具的应用效果和钻井作业安全.

关键词：旋转导向工具;底部钻具组合;横向振动;模态分析;参数优化

所属期刊栏目：49

分类号：TE21(钻井工程)

资助基金：国家自然科学基金石油化工联合基金B类重点项目"超深井钻柱非线性动力学及动态安全性基础理论研究"编号:U1663205;国家自然科学基金青年基金项目"气体钻井中预弯底部钻具组合控斜的非线性动力学机制"

在线出版日期：2022-01-04（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：8-16