带旋转导向工具的底部钻具组合动态应力有限元分析及优化

何保生，王明杰，狄勤丰，王文昌，沈子俊

旋转导向钻井系统代表了当前井眼轨迹控制技术的最高水平，是一种能够在复杂工作环境中运行的高尖端技术产品。实际应用过程中，国外公司一方面利用井下振动监测装置来控制带旋转导向工具的底部钻具组合的振动，起到保护旋转导向工具和确保井下测量数据的准确性的作用，另一方面通过优化该组合的结构，尽可能减少因振动问题而造成的作业参数调整次数。文章针对具有超长细比特征的带旋转导向工具的底部钻具组合，运 用有限元结点迭代方法，研究不同结构的带旋转导向工具的底部钻具组合的动力学特性，并对实际工程中使用的带旋转导向工具的底部钻具组合结构进行优化。计算结果表明，合理安放稳定器和柔性短节能够有效地减少振动频率和应力峰值；对于现在实际使用的带旋转导向工具的底部钻具组合，柔性短节的合理安装位置为距离钻头６～８ｍ。