張 龍， 張 凱， 周 琴， 李國民， 劉寶林

(1.中國地質(zhì)大學(xué)〈北京〉工程技術(shù)學(xué)院，北京 100083； 2.自然資源部深部地質(zhì)鉆探技術(shù)重點實驗室，北京 100083)

“十三五”期間，我國將“三深一土”科技創(chuàng)新發(fā)展為主攻方向。其中深地探測戰(zhàn)略的目標(biāo)之一就是儲備一批5000 m以深資源勘查前沿技術(shù)。而深井超深井鉆井是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，井溫梯度和壓力梯度高、井壁穩(wěn)定性條件復(fù)雜、深部地層巖石可鉆性差、鉆機負(fù)荷大等一系列問題在經(jīng)濟和技術(shù)上會有很大的風(fēng)險性。在進(jìn)行深井垂直鉆井中，如何控制井斜、提高垂直精度成為垂直鉆井工程中的一個重點問題。

針對糾斜問題，傳統(tǒng)的防斜技術(shù)雖然可以起到一定的糾斜效果，但其犧牲了鉆壓和鉆速而且使施工時間加長，遠(yuǎn)不足以運用到深井作業(yè)當(dāng)中[1]。VertiTrak系統(tǒng)、Power-V系統(tǒng)等一些自動垂直鉆井系統(tǒng)[2]能夠在深井鉆探中發(fā)揮出很好的效果，但是這些系統(tǒng)內(nèi)部均有大量且復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)，這些電子元件不耐高溫、振動，面對深井中的惡劣環(huán)境極易發(fā)生損壞，導(dǎo)致鉆井成本急劇加大。而機械式自動垂鉆的出現(xiàn)很好地解決了這類問題[3]，其耐溫性高、成本低、適用性廣成為了針對深井垂直鉆井的又一選擇。與電子控制式相比，它的機械結(jié)構(gòu)和糾斜原理都較為簡單。Scout Downhole公司設(shè)計出的Vertical Scout，在偏重機構(gòu)受到重力影響時，偏重塊轉(zhuǎn)至井眼低邊，在盤閥的配合下連通鉆井液流道，使高壓鉆井液流入位于井眼高邊的活塞腔體中，以此提供推靠力，完成糾斜。哈里伯頓推出的V-pilot系統(tǒng)，在井斜發(fā)生時鐘擺總成在重力的作用下，使鉆井液流道打開，涌進(jìn)的高壓鉆井液經(jīng)過閥門總成內(nèi)部的螺旋形流道，將位于井眼高邊一側(cè)的活塞推出完成糾斜。此外還有哈里伯頓研制的VertiSteer，以及國內(nèi)中國石化勝利鉆井研究院設(shè)計的UPC-VDS垂鉆系統(tǒng)。但機械式垂鉆控制精度相對較低、且受振動影響較大，嚴(yán)重影響了其糾斜效果，而隨著鉆進(jìn)深度加大，粘滑振動越來越顯著，底部鉆具的粘滑振動會嚴(yán)重影響垂直鉆具工作的穩(wěn)定性，使糾斜效果惡化。

針對這種情況，本文基于機械式自動垂鉆糾斜的原理，以及影響粘滑振動的主要因素，對如今幾種抑制粘滑振動的方法與機械式自動垂鉆的鍥合度進(jìn)行研究，并進(jìn)行了相關(guān)展望。

1 機械式自動垂鉆糾斜原理

自動垂直鉆具包括電子控制式和機械式自動垂直鉆具兩大類[4]。機械式自動垂鉆技術(shù)是在電子控制式的基礎(chǔ)上研究得來的，對于現(xiàn)今主流的機械式自動式垂鉆鉆具，其工作方式大多數(shù)都通過機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)在重力作用下完成糾斜的。

機械式垂直鉆具通常都包括重力感應(yīng)機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)，其中重力感應(yīng)機構(gòu)包括偏重塊以及上下盤閥。偏重塊在軸承作用下可自由轉(zhuǎn)動，其底部與上盤閥剛性連接并保持同步旋轉(zhuǎn)，上盤閥有一個開孔，其位置與偏重塊呈對位分布，下盤閥有多個開孔，分別與下部鉆井液流道相連，當(dāng)重力機構(gòu)感應(yīng)到井斜時，偏重塊擺動至井眼低邊，此時上盤閥開口擺至井眼高邊并連通該側(cè)流道，鉆井液通過流道進(jìn)入推靠機構(gòu)，在壓力差的作用下，將對應(yīng)位置的活塞推至井壁(見圖1)。在反作用力的影響下，鉆頭會加劇對井眼低邊的切削，井眼軌跡逐漸回復(fù)到垂直位置[5]。

圖1 機械式垂直鉆具重力感應(yīng)糾斜機構(gòu)[5]Fig.1 Mechanical vertical drilling tool with the gravity sensor

通過對糾斜原理的分析可以看出，機械式垂鉆工具的糾斜精度與偏重塊能否快速穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動到井眼低邊位置以及推靠機構(gòu)能否可以及時推出活塞進(jìn)行糾斜有著密切的關(guān)系。但隨著鉆進(jìn)深度的不斷增加，巖石強度變大、可鉆性變差，鉆頭擊碎巖石所需的能量變大；另外，鉆柱也隨之越來越長，管柱剛度變小[6]。井底粘滑振動趨于劇烈，粘滑振動會使底部鉆具出現(xiàn)卡滑的現(xiàn)象，勢必會影響偏重機構(gòu)位于井眼低邊位置的穩(wěn)定性，以及推靠塊推靠井壁時糾斜力的穩(wěn)定，使其糾斜效果降低。

2 粘滑振動影響機理分析

粘滑振動發(fā)生時，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動為鉆柱系統(tǒng)提供能量，當(dāng)輸入能量不足以打破鉆頭與巖層間的摩擦扭矩時，鉆頭靜止處于粘滯狀態(tài)。此時鉆柱扭曲并積蓄能量，直到足夠克服摩擦扭矩，鉆頭以數(shù)倍于轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動進(jìn)入滑脫狀態(tài)。之后鉆頭的摩擦扭矩、鉆井液和鉆柱系統(tǒng)的阻尼力等均會消耗能量，使鉆頭再次處于粘滯狀態(tài)，并進(jìn)入高速運動和粘滯靜止運動相互交替的周期性運動，國內(nèi)外學(xué)者對引起粘滑振動的主要因素進(jìn)行了大量研究工作。

由粘滑振動的定義可得，鉆頭的摩擦扭矩會對粘滑振動起到重要的影響。Dawson[7]、VAN DE VRANDE[8]通過建立模型發(fā)現(xiàn)減小摩擦阻力可以抑制粘滑振動產(chǎn)生；南旭東[9]、呂苗榮[10]、湯歷平[6]等得出鉆頭和鉆柱在井底和井壁間是介于動摩擦和靜摩擦之間的一種非線性接觸，動、靜摩擦系數(shù)也會對粘滑振動產(chǎn)生影響。由于鉆頭結(jié)構(gòu)的改變會使其摩擦扭矩也發(fā)生改變，Thomas Richard[11]考慮了在鉆頭破巖的過程中，鉆頭與巖石間的相互作用并建立了鉆頭為集中的質(zhì)量模型(見圖2)。Christophe Germay[12]基于圖2模型并對其進(jìn)行完善，得到粘滑振動的產(chǎn)生與鉆頭結(jié)構(gòu)有關(guān)。劉清友等[13]利用彈性桿理論和單元法，進(jìn)一步了解了牙輪鉆頭和鉆柱在粘滑振動發(fā)生時的實際運動規(guī)律；張曉東等[14]對鉆頭與巖石兩者間的摩擦力進(jìn)行描述，使用能量法對鉆柱粘滑振動的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。

圖2 鉆柱系統(tǒng)簡化模型[11]Fig.2 Simplified model of the drill string system

由于鉆頭在粘滯狀態(tài)下，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動為驅(qū)動扭矩，因此鉆頭運動狀態(tài)的改變與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速之間有很大的關(guān)系。Jansen J D和Steen L[15]將鉆柱系統(tǒng)簡化為線性彈簧，并建立鉆頭的運動微分方程，分析在破巖過程中扭矩和角速度的波動，發(fā)現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速高于某臨界值時粘滑振動將消失。Lin、Dareing、Gulyaev、牟海維等[16-19]研究得出轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的提高有助于粘滑振動的抑制。

鉆頭處的鉆壓是摩擦扭矩產(chǎn)生的必要因素，鉆頭所受鉆壓越大，鉆頭的摩擦扭矩也會相應(yīng)變大，所以針對鉆壓與粘滑振動間的關(guān)系，AZADI SASSAN等[20]通過建立兩個自由度鉆柱系統(tǒng)力學(xué)模型并進(jìn)行動態(tài)仿真模擬，證實了通過改變鉆壓可以降低甚至消除粘滑振動的影響，從而設(shè)計出了一種粘滑補償器。HUANG、馮程寶、付蒙、張焱、呂苗榮等[21-24，10]，都基于動力學(xué)模型發(fā)現(xiàn)低鉆壓可有效避免粘滑振動的發(fā)生。

此外，對機械式自動垂直鉆具，粘滑振動的振幅和周期更會給偏重機構(gòu)和推靠裝置造成很大的影響[5]，其中偏重塊會由簡單的衰減運動，變?yōu)閺?fù)雜的鐘擺運動，影響糾斜精度；推靠裝置由于粘滑振動的運動方式，會降低其有效推靠力，降低糾斜效率。

3 抑制方法分析

抑制粘滑振動的影響是提高機械式垂鉆的糾斜精度主要方法之一。通過對糾斜原理與產(chǎn)生粘滑振動的主要因素的研究可以發(fā)現(xiàn)，通過改變某些鉆井參數(shù)、優(yōu)化鉆頭結(jié)構(gòu)等方法，提高鉆頭破巖時的相對工作扭矩，可以起到抑制甚至消除粘滑振動的效果。目前，出現(xiàn)了多種控制粘滑振動的方法，筆者依據(jù)抑制機理將其分成4個方面，并依次針對是否適用于機械式垂直鉆具進(jìn)行分析：(1)基于鉆井參數(shù)的優(yōu)化;(2)鉆頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)化;(3)增加額外破巖工具;(4)鉆柱內(nèi)部的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

3.1 基于鉆井參數(shù)優(yōu)化的設(shè)計

在鉆頭處于粘滯狀態(tài)時，需要鉆柱從轉(zhuǎn)盤積攢足夠的扭矩，以此克服巖石的阻礙，打破粘滯狀態(tài)，此時粘滯階段時間有t=T/kTw0(其中：w0為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，k為鉆柱扭轉(zhuǎn)剛度，T為破巖所需扭矩[25])，由此可以看出，增加轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速可以減少粘滯時間，抑制粘滑振動。在此基礎(chǔ)上Navarro[26]在2009年提出，可以通過比例積分來控制轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整出現(xiàn)粘滑振動時的阻尼頻率，以此來抑制粘滑振動。井口比例積分控制通常在井口處通過比例積分(PI)來判斷鉆頭處粘滑振動的嚴(yán)重性從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速以此來抑制粘滑振動。Abdulgalil和Sigurewdidjane[27]通過建立鉆柱的集中質(zhì)量擺模型，設(shè)計出了粘滑振動補償控制與比例積分控制相結(jié)合的非線性控制系統(tǒng)。由荷蘭公司Electroproject發(fā)明的EPST頂驅(qū)軟扭矩系統(tǒng)已于2011年安裝并開始使用，通過PLC控制轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，從而抑制井底的粘滑振動。由美國NOV公司研制的Softspeed Ⅱ，它可以廣泛的應(yīng)用不同類型的鉆井作業(yè)中，包括深井、超深井。因為鉆柱產(chǎn)生的振動會由波的形式傳遞到頂驅(qū)，而頂驅(qū)會將這些能量反彈回去，這也就導(dǎo)致了粘滑振動的加強，而Softspeed Ⅱ可以通過控制頂驅(qū)的轉(zhuǎn)速將通過鉆柱傳遞到地面的振動波吸收，并反射小部分能量[28]。在經(jīng)過反復(fù)幾次之后，扭轉(zhuǎn)振動得到抑制，鉆柱趨于穩(wěn)定，這是一個相消干涉的過程。

國內(nèi)四川宏華石油設(shè)備有限公司、大慶景宏鉆采技術(shù)開發(fā)有限公司等公司都相繼開發(fā)出了自己的頂驅(qū)扭矩系統(tǒng)，其中景宏頂驅(qū)配置的轉(zhuǎn)速扭矩控制鉆井系統(tǒng)，可以自主選擇開閉，并采用雙PLC結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)，提高了在復(fù)雜井況下的安全性。其軟扭矩技術(shù)，可以自動識別工況，調(diào)整輸出扭矩，有效降低粘滑運動的發(fā)生率。自2009年起，大慶景宏鉆采技術(shù)開發(fā)有限公司在美國、加拿大等地都有了一定的市場，并在可靠性和安全性方面達(dá)到世界一流水平。

鉆頭的摩擦扭矩與鉆壓成正比，在保證其他鉆井參數(shù)不變的情況下，通過降低鉆壓可以達(dá)到降低鉆頭摩擦扭矩從而抑制粘滑振動的產(chǎn)生。MONTEIRO和TRINDADE[29]在2016年，設(shè)計出了比例積分和動態(tài)鉆壓控制相結(jié)合的方法，并通過比較發(fā)現(xiàn)，比例積分和動態(tài)鉆壓相結(jié)合的方法可以很有效地控制粘滑振動的現(xiàn)象。一方面通過比例積分調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，使之接近目標(biāo)轉(zhuǎn)速，另一方面通過動態(tài)鉆壓調(diào)節(jié)，使波動的鉆壓可以穩(wěn)定在一個目標(biāo)鉆壓上(見圖3)。這種方法通過井口收集到的波動情況，經(jīng)過PLC進(jìn)行閉環(huán)精確控制鉆壓與轉(zhuǎn)速使粘滑振動得到抑制。

圖3 PI調(diào)節(jié)和動態(tài)鉆壓相結(jié)合的控制系統(tǒng)[29]Fig.3 PI angular velocity control scheme with dynamic weight-on-bit (WOB)

這些方法通過實時控制鉆壓或轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速來控制粘滑振動的發(fā)生，抑制效果出眾，但控制系統(tǒng)復(fù)雜，可操作性不強[30]，而且多數(shù)都只考慮了鉆頭與巖層間的相互作用，未考慮鉆柱參數(shù)變化的影響，隨著鉆井深度的增加，鉆柱的剛度也會隨之降低，粘滑振動的發(fā)生率也會提高。而軟扭矩系統(tǒng)多數(shù)適用于低轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，在深井、超深井中運用，其抑制效果會大打折扣，所以這類方法能否在深井、超深井中運用仍需進(jìn)一步深入研究。

3.2 基于鉆頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

復(fù)合鉆頭通過改變常規(guī)鉆頭的齒形，將牙輪鉆頭與PDC刀翼鉆頭結(jié)合，通過改善鉆頭的工作性能，降低摩擦扭矩，提高破巖效率。由貝克休斯在2010年開發(fā)出kymera組合式鉆頭，這種復(fù)合鉆頭有2種類型，由雙刀翼雙牙輪鉆頭組成，以及三牙輪三刀翼組成[25]，這種鉆頭集合了牙輪鉆頭的攻擊性高和PDC切削齒清潔巖屑的優(yōu)勢，牙輪鉆頭先對巖石進(jìn)行預(yù)破碎，之后再由PDC刀翼鉆頭對其進(jìn)行切削，這樣可以降低鉆頭破巖時的摩擦扭矩，從而獲得更高的機械轉(zhuǎn)速(見圖4)。兩類復(fù)合鉆頭都已通過實鉆測試，驗證了復(fù)合鉆頭比常規(guī)PDC鉆頭更有利于鉆井效率的提高，也可以減少井底由振動產(chǎn)生的損傷。

圖4 實地測試之后的2種復(fù)合鉆頭[33]Fig.4 Field testing of the two types of PDC bits

NOV公司推出的Speed Drill鉆頭是一種雙直徑PDC鉆頭，由一個較小的定向鉆頭和同心擴眼鉆頭組成。前面導(dǎo)向鉆頭快速鉆進(jìn)，減小圍巖中的應(yīng)力，擴眼鉆頭以同樣的速度鉆穿巖石。該鉆頭有助于改善鉆進(jìn)穩(wěn)定性，從而減少震動失效，延長鉆頭壽命，提高井眼質(zhì)量，節(jié)約鉆井成本，經(jīng)實驗測得機械速率提高了20%[34]。

由中國石油集團資助，研發(fā)的PDC+牙輪復(fù)合鉆頭于2013年成功在四川麻002-H1井下井試驗，鉆頭工作穩(wěn)定性優(yōu)于常規(guī)PDC鉆頭，且機械鉆速提高了20%。由西南石油大學(xué)鉆頭研究所設(shè)計的“4+2”和“2+2”型PDC-牙輪復(fù)合鉆頭在冀東油田中機械鉆速提高了30%[35]。

另一方面，Schell[36]設(shè)計了一種在主刀翼中間設(shè)置輔助刀翼，以此避免切削齒吃入量過大，而引起粘滑振動。Jaggi、Davis等[37-38]都由齒鉆吃入量對粘滑振動的影響入手，提出應(yīng)在鉆頭上設(shè)計出防止吃入量過深的裝置。這也揭示了通過優(yōu)化鉆頭結(jié)構(gòu)從而控制鉆頭的切削深度，也可以有效地抑制粘滑振動。美國貝克休斯公司研制了具有抑制粘滑振動的創(chuàng)新性技術(shù)的TerrAdapt自適應(yīng)性鉆頭[39]。在實際鉆井中，難免會碰到地層性質(zhì)不相同的情況，傳統(tǒng)PDC鉆頭不能確保鉆頭進(jìn)入軟地層時的ROP，同時又能保證在進(jìn)入硬地層時不發(fā)生粘滑振動。而自適應(yīng)性鉆頭的出現(xiàn)，很好地解決了這類問題。TerrAdapt鉆頭的工作機理就是在不同類型的地層中通過改變鉆頭的切削深度，從而抑制粘滑振動。它通過鉆頭進(jìn)入不同地層時壓力的突然改變，使液體壓力隨之改變，從而控制推靠塊的推出深度，達(dá)到實時改變鉆齒的切削深度，降低了鉆頭處摩擦扭矩，進(jìn)而實時抑制粘滑振動的產(chǎn)生[40]。在Oklahoma油田進(jìn)行的實鉆測試證實自適應(yīng)PDC鉆頭可以在高鉆壓、低轉(zhuǎn)速的情況下高效鉆進(jìn)，而且還可以有效抑制粘滑、減輕鉆頭損壞程度、降低鉆井成本。

通過優(yōu)化鉆頭結(jié)構(gòu)，改變鉆進(jìn)方式，可以很好地降低摩擦扭矩，抑制粘滑振動。與自適應(yīng)鉆頭相比，復(fù)合鉆頭雖然不具備很強的地層適應(yīng)性，在高鉆壓下鉆進(jìn)時也會使復(fù)合片受到強大沖擊，對其使用壽命產(chǎn)生影響，但復(fù)合鉆頭中沒有電子元件，在今后可以與機械式自動垂直鉆具開展更多的適用性研究。自適應(yīng)鉆頭抑制粘滑振動效果出眾，但工作原理復(fù)雜、成本高，與機械式垂直鉆具并不相匹配，但與電子式自動垂直鉆具相結(jié)合，有很好的發(fā)展前景。

3.3 基于提高額外工作扭矩的設(shè)計

粘滑振動的產(chǎn)生主要是由于驅(qū)動扭矩不能克服地層的摩阻而導(dǎo)致的。在驅(qū)動扭矩不足的情況下，可以等待鉆柱積蓄足夠的能量，還可以借助外力的沖擊扭矩，打破粘滯狀態(tài)，消除粘滑振動。從呂苗榮等[10]分析的鉆頭巖石摩擦力矩分析中可知，由粘滯階段鉆頭所受驅(qū)動扭矩與摩擦扭矩平衡，此時如果引入一個額外沖擊扭矩，方可打破粘滯狀態(tài)。借助此機理一些輔助破巖工具相繼出現(xiàn)，這些輔助工具意在通過給鉆頭提供輔助扭矩，從而間接地增加了鉆頭的工作扭矩。由Ulterra公司研發(fā)的TorkBuster是一種純機械的扭轉(zhuǎn)沖擊動力工具，其原理為在鉆頭上方增加一個可以將鉆井液能量轉(zhuǎn)化為一種直接施加到PDC鉆頭上的一個高頻、低副的扭力沖擊，從而消除PDC鉆頭粘滑現(xiàn)象[41]。當(dāng)鉆頭處于粘滯狀態(tài)時，TorkBuster會直接提供給鉆頭額外扭矩，不需等待鉆頭積攢到足夠打破鉆頭與巖石的摩擦扭矩，鉆頭就會脫離粘滯狀態(tài)。因此鉆頭也不會因積攢的扭矩突然釋放而進(jìn)入滑脫狀態(tài)，從而大大消除了粘滑狀態(tài)的發(fā)生。2009年開始，我國開始使用TorkBuster，在平均機械速率與鉆井成本方面都得到了很大的改善。國內(nèi)由勝利油田研制開發(fā)的SLTIT型扭轉(zhuǎn)沖擊鉆井提速工具，已于2011年下井測試，與普通鉆井相比機械鉆速平均提高了50%，且鉆機振動減輕、噪聲減小[42]。

對于此類輔助性破巖工具，其優(yōu)點在于裝置不含電子元件，適用性廣，形成的扭轉(zhuǎn)沖擊可以直接傳至鉆頭，減少沖擊損失，也可以有效地抑制粘滑振動的發(fā)生。但這種破巖工具所帶來的額外沖擊扭矩，會加劇鉆頭的磨損，降低其使用壽命。對于機械式垂直鉆具的偏重機構(gòu)可能會使其偏重塊不能穩(wěn)定在井眼低邊，從而影響糾斜效果。如何在增加額外沖擊扭矩的情況下，減少對鉆頭的磨損、保證偏重平臺的穩(wěn)定性將是下一步研究的關(guān)鍵。

3.4 機械式垂鉆工具優(yōu)化設(shè)計

從機械式垂直鉆具糾斜原理可以看出，發(fā)生粘滑振動時，偏重平臺機構(gòu)所受影響最為嚴(yán)重。因此，針對降低偏重機構(gòu)的摩阻進(jìn)行優(yōu)化，也可以降低其糾斜效果在外界振動情況下的影響。李立鑫[5]針對凸臺盤閥進(jìn)行優(yōu)化，并在盤閥安裝軸上增設(shè)單向水力渦輪。對于常規(guī)盤閥，上下盤閥為完全接觸，摩阻較大，受振動影響明顯，對此在上下盤閥間鑲嵌PDC復(fù)合片，復(fù)合片的端面高出盤閥，這樣優(yōu)化可以減少盤閥間的接觸面積，摩擦阻力矩明顯降低。在粘滑振動的作用下，偏重塊會在井眼低邊位置發(fā)生擺動，在盤閥安裝軸上增設(shè)單向水力渦輪，在鉆井液的穩(wěn)定排量下，渦輪產(chǎn)生近似恒定的扭矩，并傳遞給盤閥，可以抵消盤閥的部分摩擦阻力矩，進(jìn)而降低偏重塊與井眼低邊位置的偏轉(zhuǎn)角度。

這類優(yōu)化方法通過優(yōu)化內(nèi)部的裝置，降低粘滑振動產(chǎn)生的影響，成本低，并在室內(nèi)試驗中得到顯著效果。但該方法并未抑制粘滑振動，只是降低粘滑振動對偏重平臺的影響。鉆頭的壽命，以及鉆進(jìn)速度依舊會受振動影響，所以如何與其他抑制粘滑振動方法相結(jié)合值得開展相關(guān)研究。

4 結(jié)論

本文通過對機械式自動垂直鉆具的糾斜原理及產(chǎn)生粘滑振動的主要因素進(jìn)行分析，對現(xiàn)有抑制粘滑振動的方法與機械式自動垂鉆工具的相互適應(yīng)性進(jìn)行研究，具體結(jié)論如下：

(1)對于機械式自動垂直鉆具，基于鉆井參數(shù)優(yōu)化的抑制粘滑振動的方法，其控制方法復(fù)雜且在深井、超深井中使用其抑制效果并不是很突出。如何簡化控制方法與機械式自動垂鉆相適應(yīng)是未來研究的重點。

(2)通過鉆頭的結(jié)構(gòu)優(yōu)化來抑制粘滑振動的方法可以很好地契合機械式自動垂直鉆具，但鉆頭如何在高鉆壓下保持使用壽命還需進(jìn)一步優(yōu)化。

(3)通過提高額外工作扭矩來克服粘滑振動的方法會產(chǎn)生額外的沖擊扭矩，會加劇鉆頭磨損，使其工作壽命受到影響。而且對于機械式鉆具中的偏置機構(gòu)，額外扭矩會影響其穩(wěn)定性，影響糾斜效果。所以減少鉆頭磨損、保持偏重平臺穩(wěn)定是今后的研究重點。

(4)通過機械式垂鉆的內(nèi)部工具優(yōu)化來減少粘滑振動的方法并未真正地抑制粘滑振動，而只是減少粘滑振動對鉆具中執(zhí)行機構(gòu)和穩(wěn)定平臺的影響，鉆頭、鉆桿依舊會受到粘滑振動的危害。今后在與其他抑制方法相結(jié)合方面值得開展相關(guān)研究。

徹底抑制井底粘滑振動或降低其對機械式自動垂直鉆具糾斜的影響，在目前乃至未來都是一個重要目標(biāo)。相信在國內(nèi)學(xué)者的不斷研究創(chuàng)新下，機械式垂直鉆具系統(tǒng)會更加完善，其防斜糾斜能力可以進(jìn)一步得到提升，為我國資源勘查提供可靠的技術(shù)保障。