深井钻柱纵-扭耦合下的黏滑振动特性分析

钻进过程中由扭转振动引起的黏滑振动会导致钻井质量下降、钻井工具失效,严重影响钻井成本和完井周期。为此,采用集中质量法,建立了深井钻柱的纵-扭耦合振动模型,借助5200 m实例井进行了模型验证及参数分析。分析结果表明:可以通过减小钻压或增加钻头刀翼来减弱钻柱系统的黏滑振动;较低的地层接触刚度将发生共振行为,共振会加剧钻柱系统的纵向振动,随着地层接触刚度增加,会出现明显的黏滑振动现象,其黏滞时间与地层接触刚度呈正相关;平滑的岩面轮廓下更容易发生黏滑行为,随着岩面轮廓起伏增加,钻柱的纵向振动加剧,瞬态钻压的波动范围进一步增加,并且钻头角速度抖颤现象更加明显。所得结论可为深井钻柱黏滑振动问题的研究提供理论参考。