井底钻具组合振动特性仿真分析

阳星 练章华 邓昌松 王磊 魏臣兴 刘朕

(西南石油大学油气藏地质与开发国家重点实验室，成都 610500)

井底钻具组合振动特性仿真分析

阳星 练章华 邓昌松 王磊 魏臣兴 刘朕

(西南石油大学油气藏地质与开发国家重点实验室，成都 610500)

通过有限元分析软件对井底钻具进行全新模拟仿真，得到不同外界条件下的钻具固有频率、振型及振动规律。认为钻进过程中避免共振最简单实用的方法是改变钻压。

井底钻具；振动 ；振型；有限元

在钻进过程中，由于钻压和地层的共同作用，钻具振动是一个必然现象。钻具的振动包括三种不同类型：纵向振动、横向振动和扭转振动。其中纵向振动危害最大，横向振动次之。钻具振动是导致钻柱失效最重要和复杂的原因之一。钻具振动会导致钻柱的疲劳失效和偏摩，加速套管磨损，增加接头螺纹断裂失效、脱扣的风险，降低钻头的寿命和机械钻速以及钻井设备的安全性和井壁稳定性，从而使钻井事故率和钻井成本升高。钻柱发生振动最强烈的部位在井底［1-3］，因此对井底钻具组合的振动特性进行仿真分析非常重要。钻具振动分析一直是管柱力学的难点，分析方法多种多样，本文将使用MSC软件进行分析。

1 基本假设

为了对钻柱振动模态进行有效分析，在调研分析钻柱动力学研究中常用假设条件的基础上，根据本模型的特点，提出如下假设：

（1）钻具为均质弹性体，处于线弹性变形范围；

（2）钻具静止时，井筒轴线与钻柱轴线重合；……