底部钻具组合动力学特性模拟试验方法研究.pdf

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1、石油机械——6——CHINAPETROLEUMMACHINERY2013年第41卷第4期●钻井技术与装备底部钻具组合动力学特性模拟试验方法研究范永涛高德利房军肖冠琦(中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室；油气资源与探测国家重点实验室)摘要：为了对底部钻具组合(BHA)的动力学特性进行研究，以BHA的运动微分方程为基础，应用相似理论得出了模拟试验参数与现场参数之间的对应关系，设计并建造了BHA动力学特性模拟的试验装置，设计了模拟井筒和模拟BHA，同时考虑了它们之间的摩擦作用，通过模拟试验研究了钻压、

2、钻速、井斜角、稳定器外径及钻柱与井筒之间的摩擦作用对钻头侧向力、转角及运动规律的影响。最后指出，钻井液与钻柱的非线性流固耦合作用对钻柱力学行为有很大的影响，单纯的理论分析仍显不足，有必要通过模拟试验进行深入研究。关键词：底部钻具组合；相似理论；动力学特性；模拟试验；模拟井筒中图分类号：TE921文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2013．04．002ResearchontheSimulationTestMethodforDynamicPropertiesofBHAFa

3、nYongtaoGaoDeliFangJunXiaoGuanqi(MOEKeyLabPetroleumEngineering，ChinaUniversity0厂Petroleum，Beijing；StateKeyLabD厂PetroleumResourcesandEx—ploration)Abstract：Toconductresearchonthedynamicpropertiesofbottomholeassembly(BHA)，thecorrespondingrelationbetweensimul

4、ationtestparametersandfieldparameterswasobtainedapplyingsimilaritytheoryonthebasisoftheBHAdifferentialequationofmotion．ThesimulationtestdeviceofBHAdynamicpropertieswasdesignedandproduced．ThesimulationshaftandBHAweredesigned．Meanwhile，thefrictionbetweenthe

5、mwasconsidered．ThroughthesimulationtesttheeffectsofWOB，penetrationrate，holedeviationangle，stabilizer’Souterdiameterandfrictionbetweendrillpipeandshaftondrillingbit’Slateralforce，rotationangleandmotionlawwerestudied．Finally，itispointedoutthattheeffectofthe

6、nonlinearfluid—solidcouplingeffectofdrillingfluidanddrillpipeonthemechanicalbehaviorofdrillpipeisremarkable．Onlytheoreticalanalysisisnotsuficientanditisnecessarytomakefurtherstudythroughsimulationtest．Keywords：BHA；similaritytheory；dynamicproperty；simulati

7、ontest；simulationshaft期更好地掌握防斜打快的机理。0引言国内外学者对BHA的力学问题进行了大量理论研究，并通过建立理想模型和理论计算，取得了在高陡构造、逆掩推覆体构造等复杂构造地区很多成果_2]，但仅从理论角度了解并分析BHA进行垂直钻井时，为了实现防斜打快的目标，钻井的力学特性是不全面的。随着随钻测井技术的发现场迫切需要成本较低、效率较高的防斜打快技展，通过井下实测和室内模拟测量等方法对BHA术。这就要求对底部钻具组合(BottomHoleAs—的力学特性进行研究取得了一定进展。M

8、ill·sembly，BHA)的动力学特性进行进一步研究，以heim_8]、Maron_9等设计了测量轴向力、弯矩和剪基金项目：国家自然科学基金创新研究群体项目“复杂油气井钻井与完井基础研究”(51221003)；国家973计划项目“深井复杂地层破岩机理与高效破岩方法”(2010CB226703)。2013年第41卷第4期范永涛等：底部钻具组合动力学特性模拟试验方法研究切力的测试短节结构，由测量的数据推导侧向力。、自转角速度，