考虑钻井液动力润滑作用的旋转钻柱涡动状态研究

基本信息
批准号:51244004
项目类别:专项基金项目
资助金额:15.00
负责人:李子丰
学科分类:
依托单位:燕山大学
批准年份:2012
结题年份:2013
起止时间:2013-01-01 - 2013-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李敬元,王长进,徐红芳,张超越,吴欢,孙艳超
关键词:
钻井液涡动旋转钻柱动力润滑作用
结项摘要

Buckling and whirling of the rotary drill string under compression immersed in drilling fluid, result fatigue failure and well deviation. This topic has been carried out more in-depth study, but many problems yet to be resolved: (1) Why with the deviation angle increases, the whirling phenomenon decreases until it disappears? (2) Is the buckled drill string must touch the well wall? (3) Is there sliding between the drill string surface and the wellbore wall? If there is sliding, and what factors are related? How to calculate? (4) Gyroscopic stability increases with the rotary speed, how is the stability of the drill string with the rotary speed? (5) The higher the rotary speed of the radial bearing, the smaller the eccentricity; how is the eccentricity of the drill string with the rotary speed? To answer these questions, on the basis of fundamental equations for dynamic analysis of rod and pipe string in oil-gas wells, mathematical model of Newton fluid laminar flow induced by spin and revolution of drill string, existing drill string buckling theory and the radial bearing lubrication theory, using mechanical equilibrium, the minimum potential energy principle and the principle of minimum dissipation as criterions, researches the buckling and whirling of rotary drill string under compression immersed in drilling fluid, compares with experimental results, provides a theoretical basis of crack-proof design of the drill string.

浸泡在钻井液内的旋转的受压钻柱,在屈曲和涡动的作用下,容易发生疲劳断裂和产生井斜。对此课题,已经进行了比较深入的研究,但很多问题还没有解决:(1)为什么随着井斜角的增加,涡动现象减小,直至消失?(2)屈曲后的钻柱一定与井壁接触吗?(3)钻柱表面与井壁间无滑动吗?如果有滑动,与哪些因素有关?如何计算?(4)陀螺的稳定性随转速增加而增加,钻柱的稳定性随转速如何变化?(5)径向滑动轴承的转速越高偏心率越小,钻柱的偏心率随转速如何变化?为了回答上述问题,本项目拟在油气井杆管柱动力学基本方程、钻柱自转和公转诱发牛顿液体层流流动的数学模型、现有的钻柱屈曲理论和径向滑动轴承润滑理论的基础上,以力学平衡、最小势能原理和最小耗散能原理为判据,研究旋转的受压钻柱的屈曲和涡动状态,并与实验结果进行对比,为钻柱防断裂设计提供理论基础。

项目摘要

浸泡在钻井液内的旋转受压钻柱,在屈曲和涡动的作用下,容易发生疲劳断裂和使井眼倾斜。对此现象业界已进行了较深入的研究,但还有一些问题没有解决,如随着井斜角的增加涡动现象减小直至消失的原因、屈曲后的钻柱是否一定与井壁接触、钻柱表面与井壁间是否存在滑动及滑动的影响因素、钻柱的稳定性和偏心率随转速的变化规律等。为了寻求上述问题的研究方法,在介绍钻柱的正弦屈曲和螺旋屈曲、旋转钻柱的最大涡动角速度、旋转钻柱与钻井液的相互作用、旋转钻柱与井壁的碰撞和涡动4方面的研究进展基础上,分析了这些研究方法中存在的问题,提出钻井液动力润滑学与钻柱动力学相结合是钻柱涡动理论研究的必然。钻柱力学遵循力学平衡、最小势能和最小耗散能三个原理。研究发现润滑理论本身并不完善、甚至出现谬论。实验发现随着转速的增加钻柱涡动幅度在某一区间会迅速减小。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
3

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020
4

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019
5

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2021.04.003
发表时间:2021

相似国自然基金

1

基于最小功耗率原理和钻井液动力润滑作用的钻柱涡动理论与实验研究

批准号:51374183
批准年份:2013
负责人:李子丰
学科分类:E0401
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
2

旋转钻柱与钻井液耦合动力学分析方法研究

批准号:10672037
批准年份:2006
负责人:刘巨保
学科分类:A0810
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
3

深水无隔水管钻井涡动对钻柱动态响应研究

批准号:51405032
批准年份:2014
负责人:夏成宇
学科分类:E0503
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
4

旋转钻柱动力屈曲临界条件与后屈曲蛇形摆动和螺旋涡动行为研究

批准号:51904317
批准年份:2019
负责人:黄文君
学科分类:E0401
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目