轴向激励作用下钻柱的瞬态动力学建模与分析

在复杂结构井钻井过程中,由于摩阻转矩、粘滑、托压等影响,导致难以达到预定的靶点。近年来研制了一些辅助振动工具,例如水力振荡器、扭转冲击器等。这些工具的使用起到了提升钻进效率、延长水平段长度的作用。建立了在轴向激励作用下钻柱的瞬态动力学模型,该模型包括1个一维动力学模型和1个三维静态模型。运用该模型可预测复杂三维井眼轨迹和激励作用下钻柱的力学行为。分析了振幅、频率、摩擦因数、传播距离等影响因素,推导出了加入振动激励后钻柱和井壁之间的表观摩擦因数,并计算了振荡类工具的合理安放位置。该模型和计算结果为水力振荡器的设计和现场应用提供了理论依据。