【摘 要】
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钻柱的倒扣行为是钻井工程中一个常见的现象。钻井工程中钻头的破岩过程引起钻柱的变形,能量积聚,最后到破岩瞬间钻头的过赢反转,在一定程度上会引起倒扣,导致钻柱的脱扣现象
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钻柱的倒扣行为是钻井工程中一个常见的现象。钻井工程中钻头的破岩过程引起钻柱的变形,能量积聚,最后到破岩瞬间钻头的过赢反转,在一定程度上会引起倒扣,导致钻柱的脱扣现象。 根据能量法和传递矩阵法,在对长达数百米和数千米的钻柱变形和能量的积聚的推导,得出适用于PDC冲旋钻头钻柱的传递矩阵和平衡方程,结合钻井工程中岩石破碎比功原理,分析钻头在破岩的步骤和破岩后瞬间钻柱变形能所引起的倒扣现象并计算出产生的倒扣量。对钻压,井深长度,钻速取不同值时计算得出的倒扣量进行对比,得出影响破碎比功和最后倒扣值的参数,提出倒扣控制对策。 应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA和ABAQUS,模拟分析了长六百米井深钻头破岩过程和钻头的倒扣现象。得出了岩石破碎破的四个阶段和钻头在破岩完成后的倒扣量。通过改变钻压、转速和岩石力学特性等钻井参数,对计算的结果进行对比,得出减小钻压,增大钻速和转速是有效控制倒扣量的方法。通过对有限元软件得到的结果与理论推导得到的结果对比,论证所选用理论的正确性和倒扣现象的普遍存在性,同时证明通过优化设计钻压、钻速和转速等钻井参数,能有效控制倒扣现象。
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