水平钻井振动减阻器参数优化设计

摘要：

水平井是开发各类非常规油气资源的主流井型技术,现场实践表明,在钻柱上安装振动减阻器可大幅度降低管柱摩阻,有效缓解钻进过程中的频繁托压问题,有助于提高机械钻速.但是,目前针对减阻工具的优选和使用仍然是基于现场的经验,缺乏有效的理论方法指导.为此,首先建立了带振动减阻工具的钻柱动力学模型,揭示了不同振动减阻参数下的减阻规律.然后以提高减阻效率为目标,结合振动传播距离模型与反扭矩作用距离模型,并考虑钻柱疲劳失效以及水力能量损失等约束条件,建立了振动减阻工具激励参数与安装参数的优化设计方法.研究结果表明:①减阻器激励力幅值、减阻器的数量和安装间距是影响减阻效率的主要因素;②随着减阻器激励力幅值增大和安装数量增多,减阻效率不断提高,多个减阻器振动传播范围相互独立时其减阻效率高于交叉重叠情形;③当减阻器激励力幅值过大时,存在管柱疲劳失效的风险,当减阻器数量过多时,存在水力能量损耗过高的风险.结论认为,利用该方法优化减阻器后,减阻效率可由原来的10.2％提高至40.1％,该方法可以有效指导减阻工具激励参数与安装参数优化,有助于支撑长水平井滑动钻进降低管柱摩阻,显著提高钻机机械钻速.

关键词：水平井、滑动钻进、摩阻、振动减阻、机械钻速、疲劳失效、水力能量、优化设计

所属期刊栏目：43

分类号：TE2;TH122.1;TE921.2

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;中国石油大学北京科研启动基金项目

在线出版日期：2023-09-25（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：108-115