本文將油氣井管桿的變形考慮為粘彈性,并結(jié)合彈性力學和分數(shù)導(dǎo)數(shù)理論對服從分數(shù)階Kelvin粘彈性模型的水平井中油氣井管桿的靜動力學行為展開研究,主要做了以下工作:（1）將管桿模型考慮為水平粘彈性圓環(huán)形截面梁模型,結(jié)合彈性動力學和分數(shù)階導(dǎo)數(shù)理論建立了服從分數(shù)Kelvin模型的粘彈性管桿的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)控制方程,求解得到了管桿不為零的應(yīng)力和位移分量解析解,在此基礎(chǔ)上通過數(shù)值算例分析了粘彈性管桿的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)問題,結(jié)果表明:分數(shù)階數(shù)值的大小會顯著影響管桿豎向應(yīng)力、環(huán)向應(yīng)力以及環(huán)向位移值的大小;外力矩值、管桿長度以及模型常數(shù)比對管桿應(yīng)力和位移分量的影響較為明顯;管桿厚度對應(yīng)力和位移的影響相對較小。（2）基于分數(shù)導(dǎo)數(shù)和彈性力學理論,將管桿模型簡化為粘彈性圓柱管模型,建立了軸對稱情況下不可壓縮粘彈性圓柱管的運動控制方程,由不可壓縮性假定直接得到了位移解形式,利用Laplace變換求解得到了管桿的環(huán)向位移和應(yīng)力解析解,通過數(shù)值算例,結(jié)果表明:分數(shù)階數(shù)值和外圍套管的厚度會對管桿位移值產(chǎn)生顯著影響;管桿內(nèi)外半徑比值、套管泊松比和彈性模量對徑向位移的影響很小;模型材料常數(shù)比對徑向位移的影響較大;分數(shù)階數(shù)值對管桿內(nèi)徑處... 

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景
    1.3 論文主要研究內(nèi)容
第2章 分數(shù)導(dǎo)數(shù)粘彈性油氣井管桿的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)問題
    2.1 力學分析模型和基本假設(shè)
    2.2 分數(shù)Kelvin模型控制的粘彈性管桿靜態(tài)扭轉(zhuǎn)控制方程
    2.3 分數(shù)階Kelvin粘彈性管桿靜態(tài)扭轉(zhuǎn)控制方程求解
    2.4 數(shù)值算例與討論
    2.5 本章小結(jié)
第3章 分數(shù)粘彈性不可壓縮油氣井管桿動態(tài)力學響應(yīng)
    3.1 力學分析模型和基本假設(shè)
    3.2 分數(shù)Kelvin模型控制的不可壓縮粘彈性管桿運動方程
    3.3 分數(shù)階Kelvin不可壓縮粘彈性管桿運動方程求解
    3.4 數(shù)值算例與討論
    3.5 本章小結(jié)
第4章 分數(shù)粘彈性可壓縮油氣井管桿準靜態(tài)響應(yīng)
    4.1 力學分析模型和基本假設(shè)
    4.2 分數(shù)階Kelvin可壓縮粘彈性管桿控制方程
    4.3 分數(shù)階Kelvin可壓縮粘彈性管桿控制方程求解
    4.4 數(shù)值算例與討論
    4.5 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論和展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間獲得與學位論文相關(guān)的科研成果目錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]煤層氣仿樹形水平井鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 張波,倪元勇,盛晨,崔樹清,武正天,邱春華.  煤炭工程. 2019(01)
[2]雙螺旋管柱提高水平井井筒攜砂能力機理研究[J]. 仝少凱,高德利.  西安石油大學學報(自然科學版). 2018(03)
[3]鉆井液作用下水平井鉆柱橫向振動建模與分析[J]. 王寶金,任福深,朱安賀.  機械科學與技術(shù). 2018(11)
[4]儲氣庫注采管柱靜、動力學安全性評價及軟件開發(fā)[J]. 丁建東,練章華,丁熠然,張強,李華彥,劉靚雯.  石油鉆采工藝. 2018(02)
[5]基于ANSYS Workbench完井管柱流固耦合振動固有頻率分析[J]. 曹銀萍,黃宇曦,于凱強,竇益華.  油氣井測試. 2018(01)
[6]牙輪鉆頭旋轉(zhuǎn)破巖引起的鉆柱縱向振動研究[J]. 熊琎.  機械研究與應(yīng)用. 2017(05)
[7]分數(shù)化運動模型在顱腦反常擴散中的初步應(yīng)用[J]. 王振熊,許博巖,朱文珍.  磁共振成像. 2017(05)
[8]水平井直井段鉆柱固液耦合橫向振動分析[J]. 曹宇,周思柱,孟繁強,華劍,張凱,吳話怡.  石油機械. 2017(03)
[9]南海超深水天然氣水合物取樣鉆柱扭轉(zhuǎn)振動分析[J]. 高光海,仇性啟,董輝,許俊良,任紅.  工業(yè)加熱. 2016(06)
[10]油氣井鉆柱粘滑振動研究進展[J]. 馮程寶,賈曉麗,劉書海,鐘曉玲.  石油礦場機械. 2016(11)

博士論文
[1]基于分數(shù)階本構(gòu)模型的梳狀反常擴散與熱傳導(dǎo)研究[D]. 劉林.北京科技大學 2017
[2]基于分數(shù)階導(dǎo)數(shù)理論的瀝青膠砂及混合料力學特性研究[D]. 李銳鐸.鄭州大學 2016
[3]分數(shù)階粘彈性本構(gòu)參數(shù)識別[D]. 趙瀟.大連理工大學 2012

碩士論文
[1]基于分數(shù)階模型的飽和黏土一維流變固結(jié)分析[D]. 楊強.鄭州大學 2017
[2]橡膠材料粘彈性本構(gòu)模型的研究及其在胎面橡膠塊上的應(yīng)用[D]. 明杰婷.吉林大學 2016
[3]基于應(yīng)變能的人工凍土分數(shù)階導(dǎo)數(shù)蠕變模型[D]. 李夢潔.安徽理工大學 2016
[4]凍結(jié)弱膨脹土力學特性及分數(shù)階導(dǎo)數(shù)模型研究[D]. 王新國.安徽理工大學 2016
[5]低溫下巖土體非整數(shù)階元件組合蠕變模型研究[D]. 黃方勇.安徽理工大學 2016
[6]基于分數(shù)階導(dǎo)數(shù)的膨脹土非線性蠕變特性研究[D]. 寧行樂.中南林業(yè)科技大學 2016
[7]深井完井管柱振動特性分析及實驗研究[D]. 劉金川.西安石油大學 2015
[8]高分子材料的分數(shù)導(dǎo)數(shù)型本構(gòu)關(guān)系及其應(yīng)用[D]. 孫海忠.暨南大學 2006



本文編號：3696920