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题名井下底部钻具组合高频扭转振动分析
被引量：3
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作者
谢雪
张涛
林子力
许朝辉
李玉梅
郭鹤
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机构
北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室
北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室
中国石油集团工程技术研究院有限公司
中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司第三采油厂
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出处
《石油机械》
北大核心
2022年第9期79-84,共6页
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基金
国家自然科学基金青年项目“干热岩储层双重介质射孔簇内复杂多裂缝起裂及扩展机理研究”(52104001)
北京信息科技大学重点研究培育项目“基于人工智能方法的近钻头高频扭转振动状态识别研究”(2121YJPY220)
+1 种基金
北京市教委一般项目“高频复合振动冲击钻井立体破岩机理研究”(KM202111232004)
中国石油天然气集团有限公司-中国石油大学(北京)战略合作科技专项(ZLZX2020-03)。
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文摘
高频扭转振动(HFTO)严重影响了钻具工作的安全性及可靠性。为了明确HFTO的作用机理,制定合理可靠的减振策略,对井下新型近钻头测量短节采集的数据进行了处理及解释,分析了井下HFTO的频率、振幅以及黏滑与HFTO耦合作用。利用ANSYS建立底部钻具组合简化分析模型,并使用模态分析模块求解钻具扭转振动固有频率及振型。在模态分析的基础上进行谐响应分析,通过施加大小不同的周期作用力来模拟钻压和扭矩,得到钻具的扭转振动响应。研究结果表明:模态分析结果与实际钻井情况相符合;谐响应分析表明发生HFTO时对钻头处扭矩大小更敏感,可以通过减小扭矩缓解高频扭转振动。研究结果可为底部钻具组合设计和钻井参数优化提供理论指导依据,降低HFTO对钻具的损害。
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关键词
底部钻具组合
高频扭转振动
模态分析
固有频率
谐响应分析
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Keywords
bottom hole assembly
high-frequency torsional oscillation
modal analysis
natural frequency
harmonic response analysis
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分类号
TE921
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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题名钻柱的黏滑与高频扭转耦合振动测量与分析
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作者
李玉梅
邓杨林
张涛
于丽维
刘明
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机构
北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室
北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室
新疆油田公司工程技术研究院
天津开发区鑫昌达船舶工程有限公司
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出处
《石油机械》
北大核心
2024年第5期40-46,共7页
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基金
国家自然科学基金青年基金项目“干热岩储层双重介质射孔簇内复杂多裂缝起裂及扩展机理研究”(52104001)
国家自然科学基金面上项目“底部钻具高频扭转振动响应机理及识别方法研究”(52274003)
北京市教育委员会科学研究计划项目(KM202111232004)。
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文摘
钻井系统的自激扭转振动会导致钻头和地层之间的接触力或切削力相对速度出现下降特征。为减轻这种机制的影响,通过对三轴振动的时域、频域分析,研究了钻柱扭转振动特征。研究结果发现,低频的扭转振动会引发黏滑振动,黏滑振动频率为0.128 Hz,三轴振动和转速会出现周期性波动。钻柱发生高频扭转振动(HFTO)时,三轴加速度都出现了177.2 Hz的主频率。时域分析发现,切向加速度远大于轴向和法向加速度峰值,均方根值也较高,表明切向振动波动较大、能量高,说明此时井下正发生扭转振动。黏滑与HFTO发生耦合时,法向加速度会出现2个主频,即黏滑时的主频和HFTO的主频。高扭转频率会提高扭矩和机械转速导致钻具疲惫。研究结果对描述扭转振动的特征,判断钻井过程是否发生黏滑、HFTO和及时采取消除黏滑振动、缓解钻具疲惫技术措施具有指导作用。
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关键词
钻柱
扭转振动
黏滑
高频扭转振动
频率
振动耦合
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Keywords
drilling string
torsional oscillation
stick-slip
HFTO
frequency
coupled oscillation
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分类号
TE242
[石油与天然气工程—油气井工程]
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