气体钻井钻具与井壁的碰摩机理及量化评价方法研究

气体钻井钻具异常失效机理与减缓方法是目前迫切需要解决的研究课题。项目组在泥浆钻井钻具动力学行为和工作安全性研究的基础上，根据气体钻井循环介质的特殊性及其对钻具系统工作行为影响的分析，指出剧烈振动和热效应是激励钻具异常失效的主要因素，其次是冲蚀和腐蚀；提出开展含不同粒度固相气体边界下不同井段钻具与井壁碰撞恢复系数和摩擦系数实验研究；并基于哈密顿原理和动力有限元法，建立综合考虑纵横扭耦合振动、钻具与井壁干碰撞摩擦等因素的气体钻井钻具系统动力学模型；研究适用于解决不确定边界（碰撞与摩擦）、准随机边界（钻头与岩石互作用）和大型稀疏系数矩阵动力学方程组的快速稳定求解算法；开发系统仿真软件，形成量化评价方法；通过大量计算研究气体钻井钻具与井壁碰摩机理、钻具系统振动特性；研究钻具保护器（具有吸振降摩减扭作用）优化安放方案。本研究对于弄清和解决气体钻井钻具异常失效问题具有重要的理论指导意义和应用价值。