李绪锋， 王 冲， 刘 彪， 于 洋， 徐文浩， 薛启龙*

(1.中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院， 东营 257100； 2.中国地质大学(北京)工程技术学院， 北京 100083； 3.西北油田分公司石油工程技术研究院， 乌鲁木齐 830011)

钻柱多由钻杆、钻铤等组成，随着浅层油气资源的储量不断减少，开采深度逐渐增加，对钻具组合的要求也越来越高，钻柱的安全性问题也越来越突出。钻进参数记录和实验表明，钻具钻进过程中存在扭转、轴向和横向运动多种振动的耦合现象[1]。钻柱在井内的受力情况极为复杂，通常承受压、弯、扭等载荷[2-4]。研究表明钻具振动和交变应力是造成钻头和钻具组合损坏、钻井性能下降的主要原因[5-8]，而且当钻井超过某一深度后，单是钻杆柱的自重就可能使其发生破坏[9]。因此只考虑拉伸负荷的传统设计方案很难保证钻柱能够安全工作[10-11]。

钻具动力学目前是石油天然气行业的研究热点。Popp等[12]通过建立涡动模型和进行反向涡动试验，认为井眼剖面的摩擦接触可能产生反向涡动；不连续剖面相比连续剖面会使钻柱承受更大的动态载荷。Okoli等[13]研究了地表参数预测井下振动严重程度的方法，发现最近邻法、logistic回归法、朴素贝叶斯法、判别分析法和决策树法可以较好地预测底部钻具组合的振动水平。韩春杰等[14]通过建立钻柱横向振动的微分方程，结合现场情况，认为反转是造成横向振动的主要原因，反转转速与环隙比有关。杨春旭等[15]研究发现底部钻具组合剧烈振动及较高水平的动应力会导致钻柱出现疲劳破坏; 通过调节钻柱转速，可显著降低钻柱的振动烈度。……