國內(nèi)外研究表明,鉆柱失效大多發(fā)生在軸向載荷和扭矩載荷最小的底部鉆具部位上,這種現(xiàn)象和鉆具的轉(zhuǎn)速以及鉆具和井壁之間的環(huán)空間隙密切相關(guān)。論文結(jié)合國家自然基金資助項目《復(fù)雜鉆井條件下鉆井新技術(shù)研究》(50234030),對小環(huán)空條件下鉆柱的動力學(xué)和可靠性進行了深入研究,所取得的成果在石油鉆井行業(yè)有良好的應(yīng)用前景。本論文的主要研究內(nèi)容總結(jié)如下: (1)考慮環(huán)空間隙的鉆柱動力學(xué)理論分析 直井中的旋轉(zhuǎn)鉆柱是一個多支點的十分復(fù)雜的自激橫振系統(tǒng)。對這樣一個系統(tǒng)進行理論分析和數(shù)值模擬十分困難。論文首先研究了單根鉆柱的運動狀態(tài)以及由渦動所引起的彎曲應(yīng)力。 鉆柱的橫向振動是在鉆井液中發(fā)生的,鉆井液對鉆柱橫向振動的影響不可忽略,論文從理論上研究了考慮環(huán)空間隙的情況下鉆井液對鉆柱橫向振動固有頻率的影響。 鉆柱的縱向振動是研究鉆柱的動力學(xué)特性一個重要方面,論文對鉆柱系統(tǒng)的縱向振動進行了系統(tǒng)分析,使用有限元方法對鉆柱縱向振動模型進行了數(shù)值仿真,同時對鉆柱的縱向振動以及其諧響應(yīng)特性進行了動力學(xué)模擬。鉆柱的渦動與鉆柱的動力學(xué)特性密切相關(guān),渦動過程中的鉆柱會消耗更多的能量,鉆柱的渦動特性和鉆柱與井壁之間的間隙密切相關(guān),論...

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖4-1鉆柱與井壁碰撞的實體模型圖

力；在整個單元域上，計算內(nèi)部節(jié)點力。離散單元的節(jié)點力組合成整體矩陣。在顯式方法中，大多數(shù)基本邊界條件是容易處理的。例如，如果將沿任意邊界上的速度或位移描述為時間的函數(shù)，通過數(shù)據(jù)設(shè)置節(jié)點速度(,)+1/2+1/2=niIniLvvxt(4-60則可以強迫速度—位移邊界條件。4.....

圖4-2鉆柱與井壁碰撞的有限元模型

ab圖4-2鉆柱與井壁碰撞的有限元模型(1)鉆柱與井壁碰撞的模型、邊界條件和初始條件在圖4-1a中的鉆桿與井壁碰撞的實體模型圖中，沒有考慮鉆桿本體和井壁的碰撞，井壁的模型只建立了一部分。在整個碰撞過程中，井壁是固定的。t=0時，由于公轉(zhuǎn)運動，整個鉆桿以速度v=3....

圖5-2鉆柱碰撞井壁示意圖

中國石油大學(xué)博士論文：小環(huán)空條件下鉆柱動力學(xué)及可靠性研究⑤.計算加速度。⑥.更新節(jié)點速度。⑦.施加基本邊界條件。⑧.更新節(jié)點位移和速度。⑨.更新序數(shù)和時間。輸出這一時間步的結(jié)果，如果模擬沒有完成，返回至第②步。5.3計算實例與分析5.3.1鉆鋌上相距9.6m的兩....

圖5-3鉆鋌有限元網(wǎng)格示意圖

中國石油大學(xué)博士論文：小環(huán)空條件下鉆柱動力學(xué)及可靠性研究⑤.計算加速度。⑥.更新節(jié)點速度。⑦.施加基本邊界條件。⑧.更新節(jié)點位移和速度。⑨.更新序數(shù)和時間。輸出這一時間步的結(jié)果，如果模擬沒有完成，返回至第②步。5.3計算實例與分析5.3.1鉆鋌上相距9.6m的兩....

本文編號：3898924