钻具屈曲影响下的管柱摩阻扭矩分析

摘要

现有摩阻扭矩分析模型,常采用单一的刚杆或软杆模型,且鲜有考虑钻具屈曲的影响,预测结果与实测值存在较大误差。文章针对钻具的不同受力特点,分别采用软杆模型、刚杆模型和连续梁模型,在综合考虑钻具屈曲影响下,建立了考虑钻具屈曲的摩阻扭矩分段计算模型,通过模型计算值与现场钻井过程中实测值对比,模型扭矩和轴向载荷预测值与实测吻合好,平均相对误差分别为6%和7%。模型分析发现钻柱正弦屈曲与螺旋屈曲随轴向压力的增大交替出现;管柱的屈曲会随井斜的变化出现跳跃性变化;在滑动钻进过程中,如果忽略钻柱屈曲的影响,井口轴向载荷明显增大,实际传递到钻头的钻压将比预计的要小。在现场试验中,通过该模型计算的摩阻扭矩值及时调整了井口钻压及措施,有效降低了钻柱发生屈曲的程度,提高了钻井机械速度,对于指导现场钻井参数实时调整,提高钻井效率具有重要意义。