1. 研究目的与意义（文献综述）

由井下随钻测量的数据可知，钻头在钻进过程中伴随着各种振动，主要包括轴向、横向和扭转振动，还包括一些异常振动，如粘滑振动。当钻柱长度过长，扭转刚度便会降低，加上井下摩阻扭矩大，使钻柱在井下转动变得非常困难，从而产生粘滞-滑动现象，这种现象叫做粘滑振动。在钻柱的粘滑振动过程中，钻头的转速可以在瞬间达到很大值，造成钻柱损坏。另外，在粘滑振动过程中扭矩波动很大，这不仅影响钻井效率也威胁钻井安全，实际扭矩过大可能超过设备所能承受的极限扭矩，致使钻井无法进行。N.Challamel等人的研究表明，粘滑振动是以后再弄个钻头之间的特定相互作用。LinYaoqun等人利用扭摆模型，得出钻柱发生粘滑振动的临界长度级转速，并分析了粘滑振动的振幅同转速和阻尼的关系。韩春杰等人研究了钻柱的粘滑振动，并指出钻柱粘滑振动是钻头客服摩擦扭矩的结果，钻柱越长，粘滑振动越容易发生。Lius Paez等人的研究表明，钻柱的粘滑振动的主要特点是井底钻具组合的转速波动。专属的粘滑振动是一种复杂的钻井过程，具有一定的非线性和不确定性。

2. 研究的基本内容与方案

利用matlab/simulink软件实现可反映钻具井下响应特性的虚拟仿真系统。研究钻井中钻具在井下产生粘滑振动的成因。进行相应的动力学建模和控制理论研究以探讨其粘滑振动的控制策略。具体研究方案如下。

（1）分析钻井钻具产生粘滑振动的机理。

3. 研究计划与安排

1-3周：了解选题内容，搜集相关资料，明确设计方向，撰写并提交开题报告和外文文献翻译。

4-10周：研究至少15篇参考文献，学习相关专业知识，完成钻具的动力学建模和控制方法等理论公式推导。

11-15周：深入学习matlab和simulink建模软件，完成在matlab/siuulink环境中的设计、调试任务。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王建平, 王定峰, 王雄飞, 张宏亮. 钻具粘滑现象分析及软扭矩系统在长北气田的应用[m]. 石油化工应用, 2013;

[2]胡金艳, 周静. 智能旋转导向工具核心控制器的仿真研究[m]. 石油钻探技术, 2002;

[3] hong liu, irving p. girsang and jaspreet singh dhupia,identification and control of stick-slip vibrations using kalman estimator inoil-well drill-strings, journal of petroleum science and engineering, 2016.