【摘要】： 回轉鉆進技術具有鉆進效率高、功耗低、孔內事故少、鉆頭壽命長、設備質量輕等一系列優(yōu)點，因此被廣泛應用于石油鉆井，水文水井鉆井，大陸科學鉆探，工程地質勘查等各種勘查鉆進過程中。由于在實際的勘查鉆進過程中，鉆桿柱的受力情況比較復雜，外界的干擾因素很多，而且其自身的固有頻率相對較低，鉆桿柱的各階振動模態(tài)容易被激振，共振會加大鉆桿的疲勞和鉆頭的磨損，增加鉆探工程的成本。因此有必要研究鉆桿柱在實際的鉆進過程中的力學性能與動力學特性，得到鉆桿柱的受力變形特點，找出在盡可能接近實際鉆進工況下的各種振動的規(guī)律。 論文以勘查鉆進中的鉆桿柱為分析對象，并不只限于某種特定的型號，而是為了探討鉆桿柱的一般的規(guī)律性問題。所建立的基于ANSYS軟件的鉆桿參數化有限元仿真模型，具有較強的實用性和通用性，可以做到由特殊到一般，極大地提高了分析和研究的效率，并為進一步的分析和研究奠定了良好基礎。建模過程中考慮了泥漿的壓力和浮力影響等因素，與現有的鉆桿柱有限元模型相比，仿真程度有很大的提高。 本文首先說明了課題研究的目的及意義，分析了課題的國內外研究現狀、發(fā)展趨勢以及存在的主要問題，指出了本文的主要研究內容。介紹了鉆桿柱的結構，工作狀態(tài)和受力特點，并對鉆桿柱的實驗模型做了一定的探討。從有限元方法入手，根據鉆桿柱在勘查鉆進中的實際工況，充分考慮了各種邊界條件，，利用有限元分析軟件ANSYS，采用直接建模法建立了鉆桿柱的有限元仿真模型。接著對不同鉆進情況下的鉆桿柱做了整體的受力與變形分析，說明了鉆桿柱的受力形式和變形特點，總結了受力與變形的一般性規(guī)律。并對不同參數的鉆桿柱進行了多種情況下的模態(tài)分析，分別計算了鉆桿柱縱向振動、扭轉振動、橫向振動的各階固有頻率和振型，得到了大量的數據。通過對模態(tài)分析結果的比較和分析，找出了不同參數下鉆桿柱各種振動固有頻率的變化規(guī)律，分析了不同因素對鉆桿柱固有頻率的影響程度。最后對全文進行了總結，指出了今后還待解決的問題。 文中所計算和分析得到的結果，對于優(yōu)化鉆桿結構，采用合理的鉆進參數，提高鉆桿和鉆頭的使用壽命是十分有利的。
【圖文】：

目目護 1.1...… … … 圖3一 1ANSYS圖形用戶界面圣3.3有限元建模方法有限元分析是針對特定的模型而進行的，因此，用戶必須建立一個有物理原型的準確的數學模型。ANSYS使用的模型可分為兩大類:實體模型和有限元模型。類似于CAD，以數學的方式表達結構的幾何形狀，即實體模型。該類模型可以在其中填充節(jié)點和單元，

!自節(jié)點Nodp起復制(NOdC一1)次上述單元!將鉆桿柱的截面方向放大Mzoom倍顯示在ANSYS軟件中通過命令流的方式建立的鉆桿柱有限元模型如圖3一4所示。建模過程中選取了鉆桿和粗徑鉆具相配合的一組參數來建立模型，即中89鉆桿+小121粗徑鉆具的形式，鉆孔深度暫定為lo00m。ELE衛(wèi)正】仃5八NSYS0m APR11200714:45:20Dr主11P工pe100班 2001Dr主l工CO工lar300皿 400班 500現6001 7001 800班900班一一一一一一一一一一_10001[tFln工 teEle功ent坷 odeloftheDr工 11str工ng(Bateh網ode)圖3一4鉆桿柱有限元模型
【學位授予單位】：中國地質大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TH113.22

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本文編號：2598497