石油鉆柱疲勞失效的動力學(xué)機理研究.pdf

1、在石油鉆井過程中，每年都會發(fā)生大量鉆柱失效事故，造成重大經(jīng)濟損失。國內(nèi)外對鉆柱的失效研究已經(jīng)很多，但前期研究主要集中于改善鉆柱的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)方面。直到上世紀(jì)末，國外BakerHuges、Shell、Sperry-Sun等幾家公司才在利用動力學(xué)方法來預(yù)防鉆柱的失效方面取得了突破性進展，并在工程現(xiàn)場獲得了明顯的經(jīng)濟效益。國內(nèi)在這方面的研究則相對落后，離工程應(yīng)用的差距還很大。因此，本文以減少鉆柱失效事故、提高鉆柱的安全可靠性為目標(biāo)，主要以受壓段

2、鉆柱作為研究對象，應(yīng)用Galerkin方法和有限元方法，通過對鉆柱的靜、動力學(xué)分析，研究鉆柱疲勞失效的動力學(xué)機理。 首先，通過微元分析法，建立了斜直井中鉆柱靜力學(xué)分析的一般方程，利用Galerkin方法，得到了鉆柱臨界屈曲鉆壓，初步分析了鉆柱危險截面的位置。 其次，在完善現(xiàn)有鉆柱動力學(xué)有限元模型的基礎(chǔ)上，利用Matlab語言開發(fā)了鉆柱靜、動力學(xué)分析的有限元程序，給出了鉆柱靜、動力學(xué)條件下危險截面的確定方法，得到了鉆柱變形

3、隨鉆壓的變化規(guī)律，探討了穩(wěn)定器與井眼間隙對鉆柱變形及穩(wěn)定器橫向位移的影響。對鉆柱危險截面的動力學(xué)行為進行了初步探討，給出了其形心運動軌跡，得到了鉆柱危險截面處的渦動速度，并通過傅立葉變換找到了共振轉(zhuǎn)速區(qū)間。 最后，在鉆柱靜、動力學(xué)研究的基礎(chǔ)上，簡單分析了鉆柱的渦動特性，并進一步把其與疲勞失效結(jié)合起來，建立了動力學(xué)條件下鉆柱疲勞失效的強度準(zhǔn)則，初步探明了鉆柱疲勞失效的動力學(xué)機理。 通過本文所建立的鉆柱靜、動力學(xué)模型和編制的