石李保 邹德永 王皓琰 汪威 宋洵成

1. 中国石油大学(华东)石油工程学院；2. 中国石油勘探开发研究院

随着石油工业的发展，在钻井工程中，深井和超深井所占比例增加［1-2］。随着井下测量系统的发展与完善，钻井工程师发现使用PDC 钻头进行钻进时井下易发生黏滑振动［3-5］。国内外学者通过机理分析、实验分析及模拟研究等方法［6-9］，认为钻头与岩石之间的相互作用是引起钻头黏滑振动的主要原因之一［10-12］，钻头发生黏滑振动后，还会引发和诱导共振的产生，钻井系统做不规则的变速运动，扭转振动、轴向振动、横向振动之间还会产生耦合作用［13］，使黏滑振动进一步增强。

黏滑振动发生时主要特征是钻头处于低速转动甚至停转(转速低于地面转速甚至为0，称为黏滞相)和高速转动(转速达到地面转速的两倍及以上，称为滑脱相)的周期交替状态［14-15］。岩石力学性质或切削齿切削深度发生变化时，施加给钻头的主动扭矩小于破碎岩石所需扭矩时，钻头转速减小甚至停止转动。随着转盘等地面驱动系统持续带动钻柱转动，钻柱中的扭转势能持续累积，当施加在钻头上的主动扭矩大于破碎岩石所需扭矩时，钻柱中的扭转势能会突然释放，使钻头转速急剧上升。钻柱扭转势能得到释放后，施加给钻头的主动扭矩不断减小，导致钻头转速再次降低甚至停转。上述过程不断交替重复，形成周期性的自激励黏滑振动。

钻进参数对于黏滑振动的影响较大［16-18］，且随着钻探深度增加，钻头的工作环境变得越来越复杂，地层复杂多变，黏滑振动更容易发生［19］。……