力学与实践

作者：朱焕刚, 燕修良, 畅元江, 许磊, 王超,

关键词：钻井隔水管, 控压钻井, 有限元求解器, 旋转控制头,

控压钻井（managed pressure drilling，MPD）技术是深水钻探时解决泥浆密度窗口较窄问题的重要技术。MPD隔水管端部为旋转控制头（rotating control device，RCD），其轴向位置的变化会直接影响井底压力。目前关于深水MPD隔水管端部轴向位置预测方法的文献较少。本文基于欧拉-伯努利梁理论，考虑管内高压和钻井液流速的影响，采用直接刚度矩阵法建立MPD隔水管系统动力学理论模型，采用Newmark- \beta 积分法对MPD隔水管系统的动力学方程进行求解，并进一步开展随机波浪及平台运动下隔水管端部轴向位置的动态预测研究。以南海某1600 m水深隔水管为例进行分析，算例表明，一年一遇随机海况、管内高压为12 MPa，钻井液流速为2 m/s，钻井液密度为1600 kg/m3时，隔水管端部轴向位置改变量在0.5～0.6 m之间波动；当进一步考虑平台慢漂运动时，隔水管端部轴向位置改变量在0.2～0.7 m之间波动。据此可计算得到井底压力的波动范围，从而可为控压钻井作业时井底压力的精确调控提供参考。

来源：2024年第3期

《力学与实践》期刊编辑部

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