隔水管弯曲对钻柱振动影响的计算与分析

海洋油气资源钻探中隔水管的弯曲对钻柱振动以及钻进特性有特别的影响。为得到隔水管弯曲对钻柱振动的影响规律,对南海已钻深水井使用非线性有限元软件建立全井钻井数值计算模型,研究获得了不同垂深时隔水管弯曲对钻柱振动特性的影响规律。研究表明:隔水管弯曲会加剧钻柱的振动,钻柱振动加剧会导致钻井能耗上升、钻头切削能力下降并且会加快钻柱疲劳;当隔水管的弯曲达到某临界值,钻柱与隔水管间的接触力会陡增;井口的钩载越大,隔水管弯曲带来的井口钩载波动量越大;井越深,隔水管弯曲对全井钻柱最大弯矩和钻头切削能力的影响越小。     

长中半径水平井钻柱接触摩擦阻力分析

用整体钻柱静力模型和间隙元法,分析了长中半径水平井钻柱的接触非线性问题,算出了钻柱与井壁接触摩擦阻力的分布,为水平井井眼轨道设计和施工提供了重要参数。     

气体钻井钻柱轴扭耦合动态屈曲数学建模与求解

针对钻柱轴扭耦合动态屈曲的基本问题构造哈密顿体系,在辛几何空间中将临界屈曲载荷和动态屈曲模态归结为辛本征值和本征解问题,从而形成一种辛几何算法.方法较好的解决了钻柱轴扭耦合动态屈曲的复杂边界条件问题.在解决气体钻井钻柱动态屈曲问题的研究中具有良好的应用前景.     

???????????????????????????????

通过对套铣筒这种特殊结构钻柱的分析,在现有钻柱力学模型研究的基础上,针对 套铣筒结构特点(大筒径、薄壁筒型钻柱),建立套铣筒与井壁接触力学模型,通过分析套铣 管柱在井下屈曲状态以及与井壁接触压力的计算,对套铣筒进行力学分析以及摩阻力计算.     

气体钻井钻柱气固耦合横向振动的数学建模与求解

建立了考虑气体钻井液对钻柱内外耦合影响时的钻柱横向振动模型,包含了钻柱轴力、钻柱内注入压力、环空压力以及钻柱内气体对钻柱振动的影响;求解了钻柱振动方程,并分析了钻柱横向振动固有频率。研究表明注入物质的流动速度对钻柱的横向振动固有频率影响很大,流动速度达到一定程度时对钻柱的稳定性有较大影响,可能诱发钻柱弯曲失稳。     

大挠度钻柱强度分析的平衡微分方程法

对小井眼、大曲率井中钻柱强度问题,以井轴为基准轴,在对井轴弯挠描述和钻柱微段三维受力变形分析的基础上,建立大位移钻柱平衡微分方程,采用Longe-Kutta法解之求内力,并依此求应力和建立强度条件.对H767侧钻水平井施工中钻柱应力计算分析,结果说明与有限元模型和弹性化软绳模型比较相吻合,该模型比有限元模型计算简捷方便;比弹性化软绳模型更完善可信;该井钻柱破坏事故愿因在于井眼曲率过大,兼有应力集中.     

环空钻柱三维二重非线性动力学问题的研究

通过对大挠度钻柱受力变形特点及其环空旋转状态下与井壁接触机理的分析，根据动力学原理，建立和进一步完善钻柱与井壁动态摩擦接触模型．根据有限元理论，提出了Ｗｉｌｓｏｎ－θ法与Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ法相结合的模式，解决钻柱二重非线性动力学问题．计算分析结果说明，文中理论模型是可行的，不仅更完善，而且更简便；动态非线性效应分析得到了与静态分析相似的结论；钻柱与井壁各种接触形式或并存或交替都有可能；转速较高时动态影响不容忽视．     

环空钻柱结构三维非线性分析

应用有限元理论和牛顿－拉裴逊法对弯曲井眼中环空钻柱结构进行非线性分析．根据变形特点，提出了对不同参量采用不同形式的单元的描述计算分析方法。采用罚函数法处理待定边界问题。计算表明了井眼曲率对钻头侧向力的非线性效应。