底部钻具组合的涡动特征分析  

Analysis of Whirling Properties of Bottom Hole Assembly

作　　者：姚永汉[1] 狄勤丰[1] 朱卫平[1] 胡以宝[1] 王文昌[1] 姚建林[1] 

机构地区：[1]上海市应用数学和力学研究所(上海大学)上海市能源与环境工程中的关键力学问题重点实验室,上海200072

出　　处：《石油钻探技术》2010年第4期84-88,共5页Petroleum Drilling Techniques

基　　金：国家自然科学基金项目"磁独立六加速度计井眼轨迹参数测量技术的理论研究"(编号:50174047);"空气钻井直井易斜机理及其控制技术研究"(编号:50674065);上海市科委项目"西部地区高陡构造油气资源快速钻探技术研究"(编号:061658035)资助

摘　　要：编制了井底钻具组合动力学特性的模拟程序,模拟结果与文献中的结果对比表明,所编模拟程序的模拟结果正确。利用井底钻具组合动力学特性的模拟程序模拟了钻铤形心的径向速度、径向加速度、涡动加速度、涡动速度功率谱以及相图,较全面地反映了井底钻具组合的动力学特性。结果表明:井底钻具组合在特定的情况下可以做规则涡动,更多的是做非规则涡动,没有运动周期;做规则涡动时,钻铤形心的涡动速度较小,其径向速度、径向加速度和涡动加速度均为0。在文中条件下,钻铤形心的涡动速度高达568.73 r/min,远大于规则向后涡动速度(79.41 r/min),该种状态的出现对钻具组合的导向能力及安全性将造成很大的的影响,值得进一步探讨。A program was made using Matlab to investigate the dynamic properties of bottom hole assembly（BHA）,the calculated results agree with reported results.The simulations radial speed,radial acceleration,whirl acceleration,spectrum of whirl speed and phase portrait show the dynamic properties of BHA comprehensively.The result shows that the whirl of BHA can be regular under given conditions,while it is non-regular in most cases.When it is regular,the whirl speed of drilling collar is small with zero radial speed,radial acceleration and whirl acceleration.Under the condition described in this paper,the maximum whirl speed of BHA is 568.73 r/min which is larger than regular back whirl speed of 79.41 r/min.This dynamic property affects the steering ability and the safety of BHA which needs further study.

关 键 词：钻具组合 钻柱振动 动力学 数学模型 数值模拟 

分 类 号：TE21[石油与天然气工程—油气井工程] TE921.2