基于Matlab仿真的钻井井下粘滑振动的控制开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

钻头的粘滑振动是深部硬地层钻进的技术难题,随着我国油气勘探开发逐步向深部地层与深海发展,钻进过程中的粘滑振动已成为制约高效钻进的技术瓶颈。由于深部地层钻头的粘滑振动远离地面且存在高温高压从而导致测量困难等问题,理论研究与实验测量均存在较大的难度,这也使得粘滑振动的研究进展缓慢。通过对其研究，可对钻头粘滑振动时钻头与岩石的相互作用、粘滑振动的产生与作用机理及其动力学特性、高频扭转冲击的提速机理作进一步了解,可为今后开展相关的工作研究提供理论依据与科学指导。

图1 顶驱式钻井示意图

钻柱的振动现象是钻井中经常遇到的复杂情况。特别是探测的领域不断的扩大，所遇到的地层结构等不同的状况越来越复杂，导致钻柱的振动问题也越来越难以解决钻柱的振动不仅仅会影响到施工的效率，更有可能致使钻柱发生断裂等事故的发生，一旦钻柱断裂，则需要使用特殊的工具将断裂的钻柱从井中取出，使施工成本变大，造成较大的经济损失。另外，钻柱的振动还会导致钻头偏离期望的钻井方向，损坏井壁甚至坍塌，为了增强钻井设备的性能，提高钻井效率，分析钻柱的振动情况则显得尤为重要。

由于钻柱处在狭长井眼里工作，钻柱的受力情况非常复杂，工作环境异常恶劣，尤其随着钻井深度的增加，对钻柱性能的要求越来越高。研究表明，钻柱振动给钻井作业带来的危险主要表现在：不能均匀地加钻压和施加扭矩，是钻头早期破坏，影响钻头寿命和钻速；加剧钻柱疲劳破坏，以钻柱组件连接部位最为严重，常发生刺扣，粘扣，断裂事故；破坏地面设备。特别是在钻柱在钻进时遇到地层的岩性硬度等状况越来越复杂的情况下，钻柱的振动问题也越来越难以解决。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究目标

探索钻井井下钻头粘滑振动的成因以及其抑制控制策略，以减少因钻具失效造成的经济损失

2.2研究内容

3. 研究计划与安排

2016.2.22-2016.4.1：明确研究和设计任务，查阅资料，完成开题报告；

2016.4.2-2016.5.1：完成钻井平台相关的动力学和控制理论建模等理论公式推导；

2016.5.2-2016.5.25：完成在matlab/simulink环境中的设计、调试任务；

4. 参考文献（12篇以上）

1．王建平，王定峰，王雄飞，张宏亮，钻具粘滑现象分析及软扭矩系统在长北气田的应用，石油化工应用, 2013

2. 胡金艳，周静，智能旋转导向工具核心控制器的仿真研究，石油钻探技术, 2002

3.牟海维,王瑛,韩春杰.钻柱的粘滑振动分析规律[j]. 石油机械. 2011(03)

4.丁天怀,李成.钻井液与钻柱的耦合纵向振动分析[j]. 机械工程学报. 2007(09)