径向振动对旋转钻柱摩阻扭矩的影响

摘要：

大位移井已被广泛应用于非常规油气资源的勘探开发当中,但在大位移井大斜度稳斜段钻进过程中,如果扭矩过大易造成钻柱失效,而目前关于水平段径向振动对于旋转钻柱摩阻扭矩影响规律的研究则较少,并且多集中于产生径向振动工具研制和摩擦系数测量等方面.为此,在分析径向振动对于旋转钻柱摩阻扭矩影响原理的基础上,设计了不同型号截面外形为椭圆形的钻杆减磨接头模型;采用自行研制的减摩降扭工具性能试验装置,对不同钻速、转速条件下安装有不同钻杆接头模型的水平旋转钻柱进行扭矩测试;进而探究了径向振动对钻柱摩阻扭矩的影响规律.研究结果表明:①随钻杆接头椭圆截面长短轴半径比的增大,扭矩均值和扭矩波动最大幅值均先减小后增大,长短轴半径比为1.065时,扭矩的均值和最大幅值均明显降低,可以起到减摩降扭的作用;②减小钻速和转速,可以降低扭矩均值;③转速超过45 r/min后,扭矩最大幅值随转速的增加变化不大;④扭矩波动基频与转速呈近似线性关系,与钻速和长短轴半径比无关.结论 认为,该研究成果可以为大位移井水平井钻柱接头设计与应用提供帮助.

关键词：大位移井、大斜度稳斜钻进、径向振动、旋转钻柱摩阻扭矩、钻杆减磨接头、长短轴半径比、转速、钻速

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资助基金：国家自然科学基金项目“油气井管柱冲击动力问题研究”;国家自然科学基金项目“深水钻井隔水管垂直系统结构原理、受力分析和优化设计”;国家自然科学基金重大专项“页岩地层动态随机裂缝控制机理与无水压裂理论”协作项目“页岩油气高效开发压裂管柱力学分析”

在线出版日期：2020-10-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：80-86