本文關(guān)鍵詞：水平井鉆柱振動規(guī)律的研究

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【摘要】：在水平井鉆井過程中,鉆柱會產(chǎn)生各種形式的振動,主要有三種形式:橫向振動、縱向振動和扭轉(zhuǎn)振動。嚴重的鉆柱振動會導致鉆柱失效,造成鉆井事故,影響鉆井安全,給鉆井帶來巨大的經(jīng)濟損失。本文使用樹平1井實際鉆井數(shù)據(jù),建立了水平井鉆柱振動的力學模型,利用有限元方法對其進行理論分析。結(jié)合鉆柱力學、結(jié)構(gòu)力學及材料力學得到了鉆柱三種振動形式的固有頻率公式,利用MATLAB軟件編程計算獲得了鉆柱三種振動形式的振動規(guī)律。利用ANSYS有限元分析軟件,建立水平井垂直井段及整體鉆柱振動模型,并對該模型進行模態(tài)分析,分別得到垂直井段和水平井段的縱向、橫向、扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率分布規(guī)律,以及鉆柱系統(tǒng)整體的振動規(guī)律。通過對三種振動頻率的比較,發(fā)現(xiàn)鉆柱橫向振動頻率比較低,所以在鉆進過程中可能發(fā)生幾根鉆桿的橫向共振,很難發(fā)生長井段鉆柱的橫向振動,這與實際鉆井情況是相吻合的。并且分別對理論分析得到的固有頻率與有限元軟件模擬獲得的頻率值進行了比較,發(fā)現(xiàn)兩者之間誤差較小。在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上對水平井水平段鉆柱進行了縱向振動及橫向振動的諧響應分析,得到水平井振動動態(tài)響應譜線。結(jié)果發(fā)現(xiàn)響應較強烈時所對應的頻率與模態(tài)分析得到的鉆柱自振頻率是相吻合的。且發(fā)現(xiàn)響應的頻率與鉆頭處所施加的鉆壓無關(guān),只是鉆壓增大時,峰值有所增加。利用響應曲線可以進一步說明,在鉆井過程中只要控制好轉(zhuǎn)速,就可以有效避免共振。
【關(guān)鍵詞】：水平井 鉆柱振動 模態(tài)分析 諧響應
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE921
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 前言8-16
• 1.1 論文研究的目的及意義8-13
• 1.1.1 水平井概述8-10
• 1.1.2 水平井鉆柱組合及鉆柱受力10-12
• 1.1.3 鉆柱常見的失效分析12-13
• 1.1.4 論文研究的目的及意義13
• 1.2 國內(nèi)外對水平井鉆柱振動研究的發(fā)展概況13-15
• 1.2.1 國外發(fā)展概況13-14
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展概況14-15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 第二章 鉆柱振動的理論分析16-24
• 2.1 水平井鉆柱受力分析16-19
• 2.1.1 空間梁單元的剛度矩陣16-17
• 2.1.2 水平井鉆柱振動的有限元法17-19
• 2.1.3 坐標變換19
• 2.2 鉆柱的縱向振動19-20
• 2.3 鉆柱的橫向振動20-21
• 2.4 鉆柱的扭轉(zhuǎn)振動21-22
• 2.5 實例分析22-23
• 2.6 本章小結(jié)23-24
• 第三章 鉆柱系統(tǒng)的模態(tài)分析24-42
• 3.1 鉆柱振動模型的建立及求解24-26
• 3.2 鉆柱縱向振動的模態(tài)分析26-32
• 3.2.1 垂直井段鉆柱的縱向振動26-29
• 3.2.2 水平井段鉆柱的縱向振動29-31
• 3.2.3 水平段鉆柱長度對縱振頻率的影響31-32
• 3.3 鉆柱橫向振動的模態(tài)分析32-34
• 3.3.1 垂直井段鉆柱的橫向振動32
• 3.3.2 水平井段鉆柱的橫向振動32-34
• 3.3.3 水平井段鉆柱長度對橫向振動頻率的影響34
• 3.4 鉆柱扭轉(zhuǎn)振動的模態(tài)分析34-39
• 3.4.1 垂直井段鉆柱的扭轉(zhuǎn)振動35-37
• 3.4.2 水平井段鉆柱的扭轉(zhuǎn)振動37-38
• 3.4.3 水平鉆柱長度對扭轉(zhuǎn)振動頻率的影響38-39
• 3.5 水平井鉆柱系統(tǒng)整體振動分析39-41
• 3.5.1 整體振動分析39-40
• 3.5.2 水平鉆柱長度對振動頻率的影響40-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第四章 鉆柱的諧響應分析42-46
• 4.1 諧響應振動的理論分析42
• 4.2 諧響應分析的基本步驟42-43
• 4.3 鉆柱水平井段縱向振動的諧響應分析43-44
• 4.4 鉆柱水平井段橫向振動的諧響應分析44-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 結(jié)論46-47
• 參考文獻47-50
• 發(fā)表文章目錄50-51
• 致謝51-52

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬斐,施太和;鉆柱振動的地面監(jiān)測[J];華南理工大學學報(自然科學版);1996年12期

2 屈展，，劉德鑄;鉆柱振動問題及其理論研究進展[J];石油機械;1996年02期

3 馬斐,施太和;實測鉆柱振動特征分析[J];天然氣工業(yè);1997年02期

4 黃建林;羅飛;付建紅;王希勇;楊志彬;;小波理論在鉆柱振動譜分析中的應用[J];鉆采工藝;2008年02期

5 宿雪;葛洪魁;楊微;崔士波;韓來聚;魏茂安;;鉆柱振動錄井的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];石油鉆探技術(shù);2009年05期

6 王健;;深度探討鉆柱振動錄井關(guān)鍵技術(shù)[J];科技創(chuàng)新導報;2010年08期

7 王宏宇;;鉆柱振動控制裝置的設(shè)計和計算分析[J];價值工程;2011年14期

8 孫健;向戀;王慶潮;董海彬;;氣體排量對鉆柱振動的影響規(guī)律[J];石油礦場機械;2013年06期

9 熊德智;;一種避免鉆柱振動的系統(tǒng)首次在德國應用[J];鉆采工藝;1993年01期

10 屈展，張紹槐;鉆柱振動失穩(wěn)突變模型的研究[J];石油大學學報(自然科學版);1994年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 屈展;徐健學;;鉆井液及井壁對石油鉆柱振動的影響分析[A];第五屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集（第二卷）[C];1996年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 魏文忠;底部鉆柱振動特性及減振增壓裝置設(shè)計研究[D];中國石油大學;2007年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 吳昊澄;基于鉆柱振動信號的跳鉆和粘滑異常識別的仿真研究[D];中國石油大學(華東);2014年

2 井丹丹;水平井鉆柱振動規(guī)律的研究[D];東北石油大學;2016年

3 宿雪;鉆柱振動信號測量及處理技術(shù)研究[D];中國石油大學;2010年

4 陳波;井下鉆柱振動測試方法研究[D];西南石油大學;2015年

5 王天思;石油鉆進工程中豎直井鉆柱振動問題的ANSYS模擬計算與分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

6 王瑛;大位移井鉆柱振動頻譜分析[D];東北石油大學;2011年

本文編號：811367