带旋转导向工具的底部钻具组合动态应力有限元分析及优化  

FEM ANALYSIS OF DYNAMIC STRESS IN RSBHA AND STRUCTURE OPTIMIZATION

作　　者：何保生 王明杰[2,3] 狄勤丰[2,3] 王文昌[2,3] 沈子俊[2,3] 

机构地区：[1]中海油研究总院 [2]上海大学上海市应用数学和力学研究所 [3]上海市力学在能源工程中的应用重点实验室

出　　处：《钻采工艺》2013年第5期77-80,15,共4页Drilling & Production Technology

基　　金：国家重大专项子课题(2010ZX05024-003);国家自然科学基金项目(No.51174130,No.50674065);上海市重点学科建设项目(S30106);上海领军人才基金项目;上海市科学技术委员会优秀学术带头人项目(12XD1402500);上海市部分地方院校能力建设项目(12160500200)资助

摘　　要：旋转导向钻井系统代表了当前井眼轨迹控制技术的最高水平,是一种能够在复杂工作环境中运行的高尖端技术产品.实际应用过程中,国外公司一方面利用井下振动监测装置来控制带旋转导向工具的底部钻具组合的振动,起到保护旋转导向工具和确保井下测量数据的准确性的作用,另一方面通过优化该组合的结构,尽可能减少因振动问题而造成的作业参数调整次数.文章针对具有超长细比特征的带旋转导向工具的底部钻具组合,运用有限元结点迭代方法,研究不同结构的带旋转导向工具的底部钻具组合的动力学特性,并对实际工程中使用的带旋转导向工具的底部钻具组合结构进行优化.计算结果表明,合理安放稳定器和柔性短节能够有效地减少振动频率和应力峰值；对于现在实际使用的带旋转导向工具的底部钻具组合,柔性短节的合理安装位置为距离钻头6～8 m.Rotary steering tool,which represents the highest level of hole trajectory control technology nowadays,is a sophisticated technology products suitable for complicated work environment. In the course of practical application,foreign companies often use downhole vibration measuring device to monitor the vibration of rotary steering bottom- hole assembly( RSBHA),and on another hand,reduce the adjustment times of working parameters due to vibration problem as much as possible by optimizing the structure of RSBHA. In this paper,as to the large slenderness ratio of RSBHA,the finite element iteration method was taken to analyze the dynamic characteristics of RSBHA's different structures,and the RSBHA used in actual engineering was optimized also. The calculation results showed that the vibration frequency and stress maximum of RSBHA could be reduced by rationally setting stabilizer and flexible sub.

关 键 词：底部钻具组合 柔性短节 动态应力 动态安全 

分 类 号：TE92[石油与天然气工程—石油机械设备]