扭力沖擊器對鉆柱黏滑振動的影響分析

毛良杰，馬茂原，劉立鵬，張偉，陳春宇

（1.西南石油大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，四川 成都 610500；2.中國石油川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術研究院，陜西西安 710018；3.中國石油長慶油田分公司第三采油廠，甘肅 銀川 750006；4.中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院，陜西 西安 710018）

0 引言

隨著油氣資源勘探開發的不斷深入，鉆井難度越來越大［1］。在鉆遇硬地層時，由于巖石塑性和硬度較大，因此PDC鉆頭破巖效果差，且極易產生黏滑振動，以至其過早失效，最終大幅降低機械鉆速［2-4］。而扭力沖擊器可以將鉆井液流動能量轉變成高頻、扭向和穩定的扭轉沖擊能量，并將其直接傳給PDC鉆頭，從而輔助克服摩擦扭矩和抑制鉆柱黏滑振動［5-6］。扭力沖擊器工作參數作為影響扭沖工具應用效果的直接因素［6］，需要評價其對鉆柱黏滑振動的影響，從而可為扭力沖擊器工作參數的選擇提供參考。

目前，國外眾多學者針對鉆柱黏滑振動開展了大量研究，并提出了許多方法。1982年，Belokobyl′skii等［7］首次定義了黏滑振動，并提出了扭轉擺模型的雛形；在此基礎上，Kyllingstad等［8-10］不斷優化，建立了鉆柱集中質量扭轉擺模型。Richard等［11］在Van de Vrande等［12］輪帶-彈簧-質量塊模型的基礎上，考慮鉆頭與地層的相互作用，開發了一種全新的彈簧-質量塊模型。Navarro-Lopez等［13-14］相繼建立了二自由度、四自由度和多自由度扭轉擺模型。其中，Richard方法和Navarro-Lopez方法是目前研究黏滑振動最為常用的方法。近年來，扭力沖擊器由于可以有效抑制鉆柱黏滑振動而受到廣泛關注，國內外許多學者針對扭力沖擊器開展了大量研究。……