钻柱振动模态分析
在实际的钻井中钻柱不可避免的产生振动,振动包括纵向振动、横向振动、扭转振动以及他们的耦合振动。钻柱强烈的共振可能造成严重的钻井事故,从而增加了钻井难度和风险,甚至带来巨大的经济损失。 本文分别对纵向、横向、扭转三种振动进行了理论分析,总结了三种振动的力学规律,建立了力学模型,推导出了振动频率方程,从而得出了钻柱振动的共振规律。并以大庆油田升深7井1600米井深为例,应用ANSYS软件建立了基于APDL语言的钻柱参数化有限元仿真模型,该模型具有较强的实用性和通用性,极大地提高了分析和研究的效率,并为进一步的分析和研究奠定了良好...
在实际的钻井中钻柱不可避免的产生振动,振动包括纵向振动、横向振动、扭转振动以及他们的耦合振动。钻柱强烈的共振可能造成严重的钻井事故,从而增加了钻井难度和风险,甚至带来巨大的经济损失。 本文分别对纵向、横向、扭转三种振动进行了理论分析,总结了三种振动的力学规律,建立了力学模型,推导出了振动频率方程,从而得出了钻柱振动的共振规律。并以大庆油田升深7井1600米井深为例,应用ANSYS软件建立了基于APDL语言的钻柱参数化有限元仿真模型,该模型具有较强的实用性和通用性,极大地提高了分析和研究的效率,并为进一步的分析和研究奠定了良好基础。论文中所建立的有限元模型,考虑了钻井液的压力和浮力等影响因素,与已有的其它钻杆柱有限元模型相比,仿真程度有很大的提高。文中对钻柱纵向振动、横向振动和扭转振动的分析结论,可以为避免钻柱共振提供可靠的参考价值。扭转振动的分析结果还可以为不同类型钻头临界转速的确定提供计算依据。通过三种振动频率的对比,还发现纵向振动和扭转振动的固有频率范围有重叠的部分,这一点为研究钻柱的共振破坏、强度破坏、减振器的安装位置等问题提供了依据。通过分析对比可以发现,钻柱纵向振动和横向振动各阶最大位移的节点位置很接近,所以在此节点附近钻柱最容易产生破坏,这可以为工程实际中的设计、生产和应用提供有意义的参考价值。
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作者: 胡中伟
学科专业: 工程力学
授予学位: 硕士
学位授予单位: 哈尔滨工程大学
导师姓名: 张治勇
学位年度: 2007
语 种: chi
分类号: TE21 TB123
在线出版日期: 2008年6月25日