陈会娟

（1.上海大学上海市应用数学和力学研究所，上海200072；2.上海西派埃智能化系统有限公司，上海200233）

钻井是石油天然气勘探开发的关键环节，钻柱是石油钻井的重要工具，是地面能量向井底钻头传递的主要通道。钻井过程中，钻柱处在充满钻井液或气体的狭长井眼里，承受拉、压、弯、扭等静态载荷，加之地层非均质性及钻压和扭矩动态特性的影响，其在井下的受力情况非常复杂，往往伴随着各种振动（轴向振动、横向振动和扭转振动）[1]。钻柱剧烈振动会加速钻具的破坏，大幅缩短其使用寿命，导致钻具疲劳失效。因此，为了确保钻柱的安全性，有必要对井下钻柱振动特征及振动激励源进行研究。井下钻柱振动信号测量是研究钻柱振动的重要手段，国外石油技术服务公司都独立研发了可靠的钻柱振动测量系统，并广泛应用于全球各大油田[2-5]，但国内由于测量传感器技术不过关，对钻柱振动的研究仍停留在室内试验阶段[6-8]。此外，钻柱结构复杂、井下钻柱振动激励源众多（钻头切削地层、钻柱与井壁的碰撞等），而井下钻柱振动测量系统只能测量钻柱振动数据，不具有分析钻柱振动数据和诊断激励源的功能。因此，分析复杂钻柱振动信号、明确钻柱振动激励源是目前急需解决的问题。

笔者利用ESM（environmental severity measurement）存储式测量系统，测量了某超深井旋转钻进过程中的振动信号，分析了钻柱粘滑和涡动等的特征，并以此为基础，分别采用快速傅里叶变换……