本文選題：井下鉆柱　切入點(diǎn)：耦合振動(dòng)　出處：《應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)》2017年06期

【摘要】：針對(duì)井下鉆柱運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性,基于動(dòng)力學(xué)理論,建立了井下鉆柱縱向和橫向耦合振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行數(shù)值求解及分析.根據(jù)井下鉆柱的實(shí)際工況,以整個(gè)井下鉆柱為研究對(duì)象,提出了鉆柱縱向和橫向耦合振動(dòng)的動(dòng)力方程,并利用解析法和無量綱法分別求解出其動(dòng)剛度和動(dòng)阻尼的表達(dá)式,以及鉆柱前兩階振動(dòng)的固有頻率.分析結(jié)果表明:當(dāng)井下鉆柱振動(dòng)頻率增大時(shí),其動(dòng)剛度呈幅值衰減的周期性變化,而其動(dòng)阻尼呈幅值增強(qiáng)的周期性變化;井下鉆柱長(zhǎng)度和橫截面面積越大,其動(dòng)剛度和動(dòng)阻尼的幅值越小;井下鉆柱的Poisson(泊松)比對(duì)其振動(dòng)的動(dòng)剛度、動(dòng)阻尼和前兩階固有頻率沒有影響;同時(shí),井下鉆柱的第二階固有頻率始終大于第一階固有頻率.該文的研究方法和模型為井下鉆柱鉆具分析和結(jié)果優(yōu)化提供了理論參考和實(shí)際意義.
[Abstract]:Aiming at the complexity of downhole drill string movement, a mathematical model of vertical and transverse coupling vibration of downhole drill string is established based on dynamics theory, and the numerical solution and analysis are carried out.According to the actual working conditions of downhole drill string, the dynamic equations of longitudinal and transverse coupling vibration of drill string are proposed, and the expressions of dynamic stiffness and damping are obtained by using analytical method and dimensionless method, respectively.And the natural frequencies of the first two steps of the drill string.The results show that when the vibration frequency of downhole drill string increases, its dynamic stiffness changes periodically of amplitude attenuation, while its dynamic damping increases periodically, and the length and cross-section area of downhole drill string increase.The smaller the amplitude of dynamic stiffness and damping is, the smaller the Poisson ratio of downhole drill string has no effect on the dynamic stiffness, dynamic damping and the first two natural frequencies of the drill string, and the second natural frequency of downhole drill string is always larger than the first natural frequency.The research method and model in this paper provide theoretical reference and practical significance for the analysis and optimization of drill string.
【作者單位】： 西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院;西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司川西鉆探公司;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(51074202) 國(guó)家科技重大專項(xiàng)(大型油氣田及煤層氣開發(fā))(2016ZX05038) 國(guó)家留學(xué)基金(201608515039)~~
【分類號(hào)】：TE921.2

【參考文獻(xiàn)】

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3 閆鐵;王雪剛;李杉;畢雪亮;韓春杰;;鉆柱軸向與橫向耦合振動(dòng)的有限元分析[J];石油礦場(chǎng)機(jī)械;2012年03期

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10 魏水平;況雨春;夏宇文;;基于ANSYS的鉆柱縱向振動(dòng)有限元分析及應(yīng)用[J];河南石油;2006年01期

【共引文獻(xiàn)】

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8 張廣清,路永明,陳勉;斜直井中扭矩和軸力共同作用下鉆柱的屈曲問題[J];石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2000年05期

9 劉清友,馬德坤,鐘青;鉆柱扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模型的建立及求解[J];石油學(xué)報(bào);2000年02期

10 王正湖,孟祥玉,曹錫玲,焦永樹;垂直井中旋轉(zhuǎn)鉆柱受拉段分岔研究[J];石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年02期

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5 焦永樹;蔡宗熙;嚴(yán)宗達(dá);;鉛垂井段鉆柱(鉸—固模型)的靜力屈曲[A];第八屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第Ⅲ卷）[C];1999年

6 談梅蘭;甘立飛;王鑫偉;;斜直井內(nèi)鉆柱的非線性螺旋屈曲[A];第16屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第Ⅰ冊(cè)）[C];2007年

7 吳澤兵;羅宇義;鄭興華;;鉆柱扭轉(zhuǎn)振動(dòng)計(jì)算機(jī)仿真[A];'2003系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2003年

8 祝效華;賈彥杰;;鉆柱動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展及其應(yīng)用[A];機(jī)械動(dòng)力學(xué)理論及其應(yīng)用[C];2011年

9 胡以寶;狄勤豐;姚建林;姚永漢;陳鋒;;超深井鉆柱的動(dòng)力學(xué)特性分析[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

10 王曉陽(yáng);張青峰;焦永樹;;波動(dòng)鉆壓激勵(lì)下斜井段鉆柱運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬[A];第19屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第Ⅰ冊(cè)）[C];2010年

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6 談梅蘭;三維曲井內(nèi)鉆柱的雙重非線性靜力有限元法[D];南京航空航天大學(xué);2005年

7 李茂生;小環(huán)空條件下鉆柱動(dòng)力學(xué)及可靠性研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2007年

8 胡以寶;基于實(shí)際井眼軌跡的鉆柱動(dòng)力學(xué)特性有限元分析[D];上海大學(xué);2011年

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5 王志剛;鉆柱自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)和徑向運(yùn)動(dòng)誘發(fā)牛頓流體流動(dòng)的流場(chǎng)分析[D];燕山大學(xué);2015年

6 諶容;智能鉆柱中傳輸線通信系統(tǒng)模型仿真研究[D];西南石油大學(xué);2014年

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8 程世平;深水鉆井平臺(tái)鉆柱自動(dòng)化處理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];青島科技大學(xué);2015年

9 趙荔;石油鉆井鉆柱在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2015年

10 李曉峰;潛孔錘短鉆柱系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)分析[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2013年

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本文編號(hào)：1723159