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大位移井钻柱振动规律研究及其应用

专 业: 油气井工程
关键词: 大位移井 横向振动 轴向振动 扭转振动 粘滑 有限元
分类号: TE21
形 态: 共 46 页 约 30,130 个字 约 1.441 M内容
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内容摘要


钻井实践表明,在钻井过程中钻柱的振动是不可避免的。

轻微的横向、轴向及扭转振动不影响钻井的正常作业,而钻柱的共振状态会对钻井产生严重的影响。

跳钻、大幅度的粘滑扭转振动以及剧烈的横向振动及涡动不仅会影响钻井速度,还容易使钻柱疲劳破坏,诱发钻井事故,大大增加了钻井成本和风险。

该文针对大位移井钻柱疲劳的严重问题,分析了大位移井钻柱共振规律。

以大位移井钻柱的部分或整体为研究对象,提出了钻井各种动态问题,建立了钻柱的各种动态行为的力学模型。

重点分析了直井段钻进的过程和水平井段钻井过程的钻柱振动情况。

分别分析了钻柱的横向振动、轴向振动、扭转振动。

对于大位移井的直井段的钻进要求很高,减少振动及避免振动对钻井的干扰很重要,分析过程中采用线性分析的方法,获得了钻柱的共振频率的分布规律;对于大位移水平井段钻柱的振动问题分析,重点分析了钻柱的横向振动、扭转振动以及扭转粘滑振动和钻柱的轴向的振动,并获得了各种振动的共振频率的分布。

大位移井钴柱的横向振动和扭转振动利用线性微元法,对于轴向振动的分析是:

沿着轴线将钻柱离散为若干个二维杆单元,用动力有限元法进行振动分析,得到了整体钻柱结构的轴向振动方程。

在分析水平井段钻柱的振动时,结合实际情况考虑了泥浆的粘滞阻力对钻柱的质量进行了修正。

应用Visual Basic(VB)软件对一些复杂的数学问题进行运算并获得结果,结果表明,计算结果与实际问题基本吻合。

该文的分析切合实际,对直井及大位移井钻柱因振动而引起的动态问题的分析提供依据,具有工程使用价值……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 前言
1.1概述
1.1.1井身剖面及钻具组合
1.1.2扭矩和阻力
1.1.3钻具组合
1.2国内外对大位移井钻柱振动研究的历史现状
1.3本文研究的工作
第二章 大位移井钻柱横向振动规律的分析
2.1大位移井水平井段钻进中钻柱的横向振动
2.1.1大位移井水平井段钻进中钻柱横向振动规律
2.1.2实例分析与计算
2.2直井段钻进中钻柱的横向振动
2.2.1直井段钻进中钻柱横向振动的力学规律
2.2.2钻柱的横向共振频率的分布
本章小结
第三章 大位移井钻柱扭转振动规律的分析
3.1大位移井水平并段钻进中钻柱扭转振动
3.1.1扭转振动的力学规律
3.1.2实例分析与计算
3.2大位移井钻柱的“粘滑”振动
3.2.1“粘滑”振动的力学规律
3.2.2“粘滑”振动的实例分析与扭转负反馈
3.3直井段钻进中钻柱的扭转振动
本章小结
第四章 大位移井钻柱的轴向振动规律的分析
4.1大位移井水平井段钻进中钻柱的轴向振动
4.1.1局部坐标系下的有限元模型
4.1.2坐标变换
4.1.3大位移井钻柱轴向整体振动方程
4.2直井段钻进中钻柱的轴向振动
4.2.1钻柱的纵向振动力学规律
4.2.2阻尼状态下钻柱的振动
4.2.3无阻尼状态下钻柱的振动频率
本章小结
第五章 大位移井钻柱振动规律的应用
5.1实际转速和共振频率的关系
5.1.1大位移井钻柱的横向振动加速度与转速的关系
5.1.2转速对扭转和粘滑的影响
5.1.3共振频谱分析
5.2如何利用钻柱的振动
5.2.1钻柱的扭转和钻柱轴向振动的应用
5.2.2振动减阻
第六章 钻柱振动问题的软件系统
结论
参考文献

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中图分类: > TE21 > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 钻井工程 > 钻井理论

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