气体钻井钻具组合瞬态动力学特性初探
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摘要: 钻柱转动时切向摩擦力会引起钻柱侧向位移，但采用钻井液钻井时其摩擦系数较小，因此该位移常被忽略不记。但在气体钻井时，其摩擦系数增大，该部分位移则不得不考虑。以弹性力学、材料力学为基础，考虑切向摩擦力对钻柱变形的影响，建立了转动钻柱在斜直井中三维瞬态动力学模型及力学方程，并采用龙格库塔法求解方程数值，分析了钻井参数、滚动摩擦系数、滑动摩擦系数及井眼结构参数等对下部钻具组合变形的影响。分析结果表明：钻压增大，钻柱的变形量加大，钻柱变形节距减小，钻柱振动加剧，但对下部钻具的摩擦扭矩影响不大；井斜角增大，钻柱与井壁的接触力及摩擦扭矩增大，钻柱的变形节距减小；环空间隙减小，钻柱变形角增大，钻柱变形节距减小；钻井流体的密度越大，下部钻柱变形角越小；井斜角增大，不仅影响下部钻柱变形的大小，而且影响着变形方向。
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关键词:
- 气体钻井；钻具组合；动力学；力学模型
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