横向振动对水平井眼中钻柱摩阻的影响研究_张会增

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；。收稿日期：改回日期：２０１５０１２１２０１５０４２８－－－－，作者简介：张会增（男，河南濮阳人，１９８５—）２００９年毕业于中华东）石油工程专业，获学士学位，在读博士研究生，主国石油大学（要从事井下系统、信息与控制工程、井下工具研发等方面的研究。联系方式：１８９５４２５３７９７，ｚｈａｎｈｕｉｚｅｎ２００５＠１２６．ｃｏｍ。ｇｇ “ 基金项目：十二五 ” 国家科技重大专项 “ 西部山前复杂地层安全（、快速钻井技术 ” 编号：国家高技术研究发展计２０１１ＺＸ０５０２１００１）－ “ （划（海上大位移井钻完井关键技术开发与集成” 编号：８６３计划））资助。２０１２ＡＡ０９１５０１
第４３卷第３期２０１５年５月
石油钻探技术ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＤＲＩＬＬＩＮＧＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ
Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．３，Ｍａ２０１５ｙ
钻井完井
：／ｄｏｉ１０．１１９１１ｓｚｔｓ．２０１５０３０１２ｙｊ
钻柱由于重力作在水平井水平段钻进过程中，用与井眼的低边多呈面接触，造成钻柱与井壁间的导致滑动钻进时加不上钻压，机械钻速很摩阻较大，低；旋转钻进时扭矩很大，易造成钻柱损坏，并且还存在较严重的套管磨损问题。如何有效地减小摩阻、增大给钻头施加的钻压，以提高机械钻速及水平井眼延伸长度对于油气开发具有重要意义。采用不同频率和振幅的振动来减小摩擦力的方
ＴｈｅＩｍａｃｔｏｆＬａｔｅｒａｌＶｉｂｒａｔｉｏｎｏｎＦｒｉｃｔｉｏｎｏｆｐＤｒｉｌｌＳｔｒｉｎｉｎＨｏｒｉｚｏｎｔａｌＷｅｌｌｓｇ
１１２３，，ＺｈａｎＨｕｉｚｅｎＧｕａｎＺｈｉｃｈｕａｎＫｅＫｅＤｏｕＹｕｌｉｎｇｇ，ｇ（，１．ＳｃｈｏｏｌｏＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｉｎｅｅｒｉｎＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏＰｅｔｒｏｌｅｕｍ（ＨｕａｄｏｎＱｉｎｄａｏ，Ｓｈａｎ－ｆｇｇ，ｙｆｇ）ｇ，，；，，ｄｏｎ６６５８０Ｃｈｉｎａ２．ＳｉｎｏｅｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｉｎｅｅｒｉｎｅｉｉｎ００１０１，Ｃｈｉｎａ；ｇ２ｐｆｇｇＢｊｇ１３．ＤｒｉｌｌｉｎＴｅｃｈｎｏｌｏＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳｉｎｏｅｃＳｈｅｎｌｉＯｉｌｉｅｌｄＳｅｒｖｉｃｅＣｏｒｏｒａｔｉｏｎ，Ｄｏｎｉｎｇｇｙｐｇｆｐｇｙｇ，，，）Ｓｈａｎｄｏｎ５７０１７Ｃｈｉｎａｇ２：ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅａｍｌｉｔｕｄｅａｎｄｆｒｅｕｅｎｃｏｆｔｈｅｅｘｃｉｔｉｎｆｏｒｃｅａｒｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓｗｈｉｃｈｉｍａｃｔｏｎｅｒｆｏｒｍ－ｐｑｙｇｐｐａｎｃｅｏｆｔｈｅｌａｔｅｒａｌｖｉｂｒａｔｉｎｆｒｉｃｔｉｏｎｒｅｄｕｃｉｎｔｏｏｌｓ．Ｔｈｒｏｕｈｍｅａｓｕｒｉｎｆｒｉｃｔｉｏｎｕｎｄｅｒｔｈｅｌｏａｄｏｆｒｏｔａｒ－ｇｇｇｇｙ，ｅｘｃｉｔｉｎｆｏｒｃｅｗｉｔｈｔｈｅｓｅｌｆｄｅｖｅｌｏｅｄｔｅｓｔｉｎｕｎｉｔｔｈｅｉｍａｃｔｏｆａｍｌｉｔｕｄｅａｎｄｆｒｅｕｅｎｃｏｆｔｈｅｅｘｃｉｔｉｎ－ｇｐｇｐｐｑｙｇｌａｎｅａｉｒｓｌａｔｅｏｎｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｔｅｅｌａｎｄｒｏｃｋｗａｓｄｉａｎｏｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｃｅ－ｐｐｐｇｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｒｅｄｕｃｅｄｂ２１．６％，２９．０％ａｎｄ３４．４％ｒｅｓｅｃｔｉｖｅｌｗｈｅｎｔｈｅｅｘｃｉｔｉｎｙｐｙｇ，ｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍｚｅｒｏｔｏ３４．２Ｎａｔｔｈｅｆｒｅｕｅｎｃｏｆ５，１０ａｎｄ２０Ｈｚａｎｄｂ２２．８％，２７．４％ａｎｄｆｏｒｃｅｑｙｙ，ｗ３９．０％ｒｅｓｅｃｔｉｖｅｌｈｅｎｔｈｅｅｘｃｉｔｉｎｆｒｅｕｅｎｃｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍｚｅｒｏｔｏ３０Ｈｚａｔｔｈｅｅｘｃｉｔｉｎｆｏｒｃｅｏｆｐｙｇｑｙｇ１１．４，２２．８ａｎｄ３４．２Ｎｒｅｓｅｃｔｉｖｅｌ．Ｔｈｅｓｔｕｄｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｌａｎｅｆｒｉｃｔｉｏｎａｉｒｓｐｙｙｐｐｂｅｔｗｅｅｎｓｔｅｅｌａｎｄｒｏｃｋｈａｓａｎｅａｔｉｖｅｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｗｉｔｈｔｈｅａｍｌｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｅｘｃｉｔｉｎｆｏｒｃｅａｔｌａｔｅｇｐｐｇｐ，ｔｈｅｓａｍｅｅｘｃｉｔｉｎｆｒｅｕｅｎｃａｎｄａｎｅａｔｉｖｅｌｏａｒｉｔｈｍｉｃｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｗｉｔｈｔｈｅｅｘｃｉｔｉｎｆｒｅｕｅｎｃａｔｔｈｅｇｑｙｇｇｐｇｑｙｓａｍｅｅｘｃｉｔｉｎｆｏｒｃｅ．ｇ：；；；；Ｋｅｗｏｒｄｓｌａｔｅｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｉｃｔｉｏｎｏｆｄｒｉｌｌｓｔｒｉｎｅｘｃｉｔｉｎｆｏｒｃｅｅｘｃｉｔｉｎｆｒｅｕｅｎｃｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉ－ｇｇｇｑｙｙｃｉｅｎｔ
摘要：激振力的幅值和频率是影响横向振动类减摩阻工具性能的主要参数，利用自行研制的旋转激励载荷研究了激振力的幅值和频率对钢－石板平面摩擦副摩擦系数的影响规律。试验结果作用下摩擦力测试试验装置，发现，在激振频率为５，与未施加激振力时的摩擦系数相比，当激振力增加到３钢－石１０和２０Ｈｚ条件下，４．２Ｎ时，在激振力为１与未施加板平面摩擦副的摩擦系数分别减小２１．６％，２９．０％及３４．４％；１．４，２２．８和３４．２Ｎ条件下，激振力时的摩擦系数相比，当激振频率增加到３钢－石板平面摩擦副的摩擦系数分别减小２０Ｈｚ时，２．８％、２７．４％及３在相同激振频率下，钢－石板平面摩擦副的摩擦系数与激振力幅值呈线性负相关；在相９．０％。研究结果表明：钢－石板平面摩擦副的摩擦系数与激振频率呈对数负相关。同激振力幅值下，关键词：横向振动钻柱摩阻激振力激振频率摩擦系数（）中图分类号：ＴＥ２４３文献标志码：Ａ文章编号：１００１０８９０２０１５０３００６１０４－－－
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石油钻探技术
２Hale Waihona Puke Baidu０１５年５月
］１２－，法已经在很多领域得到了广泛应用［从２０世纪
下振动平面构成一对平面接触摩擦副。单轴惯性式激振器固定于上振动平面上，由一个电动机及安装在电动机轴两端的偏心块组成，电动机带动偏心块旋转产生的离心力即为试验中的旋转激励载荷。１．２测量原理试验过程中，设定激振力的幅值及频率后，牵引装置带动上振动平面和激振器在下振动平面上进行匀速滑动，通过测量摩擦力的变化来研究旋转激励载荷对平面摩擦副摩擦力的影响。激振力的计算公式为：
横向振动对水平井眼中钻柱摩阻的影响研究
张会增１，管志川１，柯珂２，窦玉玲３
（中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛２中国石化石油工程技术研究院，北京１中石化胜利石油工程１．６６５８０；２．００１０１；３．）有限公司钻井工艺研究院，山东东营２５７０１７