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摘要：本发明公开了一种考虑岩屑床厚度的钻柱摩阻计算方法，涉及石油与天然气钻井工程领域。该方法首先根据实际井眼轨迹和钻具组合参数，将井眼中的钻柱空间离散为n个梁单元。考虑水力、泥浆、钻井等参数建立岩屑运移模型，计算岩屑床厚度及岩屑间接触力，拟合出钻柱与岩屑之间的摩擦系数。利用哈密顿原理建立钻柱系统动力学方程，结合井口、井底及考虑岩屑床的井壁边界条件，迭代计算得到满足精度的解，接着判断钻柱与井壁是否接触，计算接触时的节点摩阻值。依次计算钻柱系统各个节点直至结束。本发明考虑了岩屑床厚度对钻柱钻进时摩阻的影响，引入了多种接触模型，计算结果更接近工程实际。避免了卡钻风险，为现场钻井安全提供了理论支持。
主权项：1.一种考虑岩屑床厚度的钻柱摩阻计算方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1：获取钻具组合参数及材料特性参数，建立全局、井眼及单元坐标系，计算全局坐标系下钻柱的井眼轨迹，根据钻具组合和材料特性参数，将钻柱系统离散为n个梁单元，从井口到井底依次对梁单元进行标号；步骤S2：根据水力、泥浆、泵压及钻井参数，构建岩屑运移模型，计算岩屑床的厚度及环空间隙，根据岩屑颗粒碰撞方程计算岩屑间接触力，并拟合钻柱与岩屑之间的摩擦系数；步骤S3：根据步骤S2得到的环空间隙，计算井壁与钻柱的间隙，从而得到含岩屑床的井壁边界条件，输入井口和井底边界条件；步骤S4：基于梁单元的动能、势能和外力功，利用哈密顿原理建立单元坐标系下的动力学方程；步骤S5：结合步骤S3得到的边界条件，迭代求解所述动力学方程，计算节点的位移；步骤S6：根据步骤S5得到的节点位移，判断钻柱是否与井壁接触；步骤S7：若接触，计算接触时的节点接触力，根据接触力计算节点摩阻并保存数据；步骤S8：若没有接触，重复步骤S2-S7，计算下一个钻柱节点i+1的摩阻值，依次迭代循环，直至计算出第n个钻柱节点摩阻；最终，全井段钻柱系统所有节点摩阻值计算完毕，结束计算；汇总得到含岩屑床的全井段钻柱摩阻计算结果和分布规律。
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