井底钟摆类钻具转动规律的实验研究

刘永旺 管志川 魏文忠 史玉才 毛丹

LIU Yong-Wang GUAN Zhi-Chuan WEI Wen-Zhong SHI Yu-Cai MAO Dan

利用根据相似理论设计出的钻柱动力学模拟试验装置，对不同钻压、自转频率条件下钟摆类底部钻具组合转动特征进行了模拟试验研究。应用快速傅立叶变换（FFT），提取出底部钻具组合的公转频率并进行图表分析。结果表明，钟摆类底部钻具组合存在正向涡动、无规则转动和反向涡动三种运动形式，运动状态主要与自转频率有关，存在一个“临界自转频率”，自转频率低于“临界自转频率”时正向涡动；在“临界自转频率”附近时无规则运动；自转频率高于“临界自转频率”时反向涡动。另外发现，钟摆类底部钻具组合发生反向涡动时公转频率与自转频率之比约等于钻柱直径与井眼间隙之比。