针对超深井控斜、提速和安全钻井卡脖子难题，国家自然科学基金（石油化工联合基金（B类））重点项目“超深井钻柱非线性动力学及动态安全性基础理论研究”（U1663205）攻关团队创新围绕以下四个方面突破攻坚，并取得重要进展:
（1）建立超深井钻柱双重非线性动力学模型，创新提出结合直梁和曲梁单元的节点迭代快速求解方法，实现了超8000m钻柱动力学特性分析；研究了PDC钻头扭矩的速度弱化效应模型和考虑轴向振动和粘滑特征的钻头综合激励模型，实现粘滑和涡动特征的统一模拟；基于对钻压、地面转速对钻柱粘滑振动的影响，及粘滑振动对涡动的影响，全面检测超深井钻柱振动特征。
（2）研发超深井钻柱动态安全性仿真平台，实现了钻柱结构参数和施工参数优化。团队创新结合加权余量法和有限元方法，提出了一种带井下特殊工具BHA横向振动响应的快速求解方法：基于超深井预弯曲动力学控斜方法进行研究，已成功在中石化部分8000m以上超深井以及页岩气水平井应用。2019年，相关成果在塔里木油田博孜8井和博孜18井进行了应用，突破性解决了塔里木油田巨厚砾石层气体钻井井斜控制难题。
（3）研究钻具接头丝扣力学特性计算精度和计算效率的影响因素，研发了快速求解方法。基于复杂载荷作用下，钻具接头材料微损伤演化规律和破坏机制，研发形成了考虑井眼曲率和轴向拉伸载荷影响的钻具接头极限工作扭矩预测方法和钻具接头力学特性数值仿真平台。同样基于有限元方法，研究了超深井钻柱对套管的碰磨特征，研发形成了套管磨损可视化表征方法；依据偏磨油套管本体和接头强度的影响研究，提出了偏磨套管的破裂强度准则和套管特殊螺纹接头的密封机理。
（4）聚焦大位移井高效岩屑床清除钻杆工作机制研究，优化岩屑床高效清除钻杆的螺旋槽结构特征，研发形成了高效率岩屑床清除钻具的合理安装位置设计和岩屑床清除效率评价方法。
通过对以上四个方面学科领域关键问题系统深入的研究，团队研发形成了先进的超深井钻柱动力学理论成果，并在中石化超深井、四川页岩气，中石油塔里木油田现场成功应用，取得了明显的控斜、提速和安全钻井效果。相关研究成果更可为深层和深海油气资源勘探开发中的安全提速钻井提供理论基础，助力学科成果输出服务国家能源战略需求，深化学科发展内涵，推动能源工程力学核心技术在能源开采领域再突破。
