王春生等:深地塔科1井钻柱井下冲击扭矩形成机制及控制方法
2026-09-21 09:58:54   作者:   点击:84   来源:中国石油学会

万米特深井——深地塔科1井的顺利完钻,标志着中国已正式踏入万米特深层的钻探阶段。这口井的成功不仅形成了众多科学和工程创新,也给钻井施工带来了全新的挑战。随着钻井深度的不断增加,钻柱的超柔特征愈发显著,体现出更为复杂的振动和冲击,并形成冲击扭矩,导致井下钻具螺纹接头频繁出现“二次上扣”现象,甚至产生微裂纹和疲劳断裂,给特深井钻井作业安全带来严峻考验。中国石油塔里木油田钻井首席专家王春生教授级高级工程师首先通过建立钻柱动力学模型和冲击扭矩计算模型,利用自主开发的钻柱动力学程序,计算分析给定井眼条件下钻具组合的动力学特征和冲击扭矩,揭示形成冲击扭矩的动力学机制,并针对特深井段钻井无法使用减振工具的特殊情况提出应对措施,以确保钻具动态安全。相关措施已在深地塔科1井得到成功应用,为确保井下钻具的动态安全性提供理论依据。相关研究认识刊登在《石油学报》第47卷第6期。

(1)实现了对钻柱动力学特征的模拟,实现了特深井钻柱冲击扭矩的定量求解和形成机制分析,确定了井下动态载荷分布,并结合商用有限元软件,形成了结合双台肩钻具螺纹接头和合理匹配参数的冲击扭矩控制方法。

(2)验证了所提出的特深井钻柱井下冲击扭矩的求解方法在特深井冲击扭矩量化计算中的适用性。采用得到的计算结果与深地塔科1井现场实测卸扣扭矩的误差仅为28%。

(3)提出了使用双台肩钻具螺纹接头来提高钻具螺纹接头的抗冲击扭矩能力的方法。通过深地塔科1井现场应用验证,该方案可有效减少微裂纹产生,为特深井复杂工况下冲击扭矩防控及钻具安全保障提供了可复制的工程技术路径。

论文链接:http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202606011

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