大位移井已被廣泛應(yīng)用于非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)當中,但在大位移井大斜度穩(wěn)斜段鉆進過程中,如果扭矩過大易造成鉆柱失效,而目前關(guān)于水平段徑向振動對于旋轉(zhuǎn)鉆柱摩阻扭矩影響規(guī)律的研究則較少,并且多集中于產(chǎn)生徑向振動工具研制和摩擦系數(shù)測量等方面。為此,在分析徑向振動對于旋轉(zhuǎn)鉆柱摩阻扭矩影響原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計了不同型號截面外形為橢圓形的鉆桿減磨接頭模型;采用自行研制的減摩降扭工具性能試驗裝置,對不同鉆速、轉(zhuǎn)速條件下安裝有不同鉆桿接頭模型的水平旋轉(zhuǎn)鉆柱進行扭矩測試;進而探究了徑向振動對鉆柱摩阻扭矩的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:①隨鉆桿接頭橢圓截面長短軸半徑比的增大,扭矩均值和扭矩波動最大幅值均先減小后增大,長短軸半徑比為1.065時,扭矩的均值和最大幅值均明顯降低,可以起到減摩降扭的作用;②減小鉆速和轉(zhuǎn)速,可以降低扭矩均值;③轉(zhuǎn)速超過45 r/min后,扭矩最大幅值隨轉(zhuǎn)速的增加變化不大;④扭矩波動基頻與轉(zhuǎn)速呈近似線性關(guān)系,與鉆速和長短軸半徑比無關(guān)。結(jié)論認為,該研究成果可以為大位移井水平井鉆柱接頭設(shè)計與應(yīng)用提供幫助。 

【文章來源】：天然氣工業(yè). 2020,40(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

減摩降扭工具性能試驗裝置示意圖

利用detrend函數(shù)可得到扭矩隨時間變化的線性趨勢，如圖4所示，轉(zhuǎn)速30 r/min、鉆速18.0 m/h時，電機空轉(zhuǎn)無負載時的扭矩最小。對比安裝普通鉆桿接頭和鉆桿減磨接頭的測試結(jié)果，使用鉆桿減磨接頭時，扭矩增長速度更快，分析原因可能是鉆桿減磨接頭截面大于內(nèi)桿截面，因此鉆桿減磨接頭與內(nèi)桿連接處存在暴露的截面，測試中為模擬真實的井壁條件，試驗裝置的外筒底部均勻鋪滿砂粒，但沒有鉆井液的循環(huán)流動，因此隨著鉆桿減磨接頭水平行進，鉆桿減磨接頭暴露的截面前端逐漸有少量砂粒堆積，砂堆的形成導致扭矩增大。

鉆桿減磨接頭模型結(jié)構(gòu)如圖2所示。鉆桿接頭橢圓截面的長軸與短軸之比是控制徑向振動的關(guān)鍵參數(shù)，不同型號鉆桿接頭模型的截面外形參數(shù)如表1所示。為研究鉆桿減磨接頭產(chǎn)生的徑向振動對摩阻扭矩的影響，分別對安裝普通鉆桿接頭和鉆桿減磨接頭（1617、1618、1619）及電機空轉(zhuǎn)（不安裝內(nèi)桿及待測工具）的工況進行扭矩測試。實驗中，選取轉(zhuǎn)速分別為30 r/min、45 r/min和60 r/min，鉆速分別為18.0 m/h、22.5 m/h和27.0 m/h，將測試結(jié)果經(jīng)過快速傅里葉變換，時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，得到扭矩幅值頻譜圖，分析扭矩的變化規(guī)律。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3372081