多体钻柱系统

轴向扭转耦合

面向油气井轴向-扭转耦合振动失效问题的实验研究平台，通过模拟实际井况揭示振动机理，指导现场作业优化。

郭晓强 · Shihong, Xiao · Xianping, Qiu · 李欣业 · Ning, Hu · Dai, Liming

Nonlinear Dynamics 2025

具体参数

单次钻井时间

{'zh': '182', 'en': '182'} s

粘滑振动最大速度与顶驱速度之比

{'zh': '4', 'en': '4'}

粘滑时间

{'zh': '0.13', 'en': '0.13'} s

粗钻波动次数

{'zh': '7', 'en': '7'}

粗钻振幅

{'zh': '0.096', 'en': '0.096'} mm

技术优势

复现真实井况

实验台考虑实际井眼钻柱多体系统和实时破岩效应，能模拟不同工作参数和系统参数下的振动，从而获取真实振动响应，揭示振动变化的内在原因。

提升钻井效率

进给速度从4增至12 mm/min时，单次钻井时间从616 s缩短至182 s，显著提高机械钻速，同时粗钻和粘滑振动特征增加，需要优化参数以平衡效率与振动。

应用场景

• 油气井钻探：用实验台模拟钻柱振动，优化转速和进给速度，防止钻具过早失效。
• 钻柱振动分析：通过实测轴向位移、加速度和扭矩，分析粘滑振动和粗钻的机理。
• 实验模拟平台：提供多体钻柱与实时破岩结合的实验环境，获取不同工况下的振动数据。
• 钻井参数优化：根据岩屑和钻头磨损分析振动原因，调整转速和进给速度以提高机械钻速。