罚函数法在处理钻柱边界约束问题中的应用

将罚函数法应用于钻柱有限元分析中.并将罚函数法与降阶法和对角线叠加法进行了计算对比.结果表明.罚函数法(尤其在非线性变形或工况复杂情况下)计算较为精确。收敛性也较好.对惩罚因子的选取进行了探讨,结果表明,惩罚因子取10~5～10~8时,计算效果较好;钻柱的不同方向适当采用不同程度的惩罚,可提高收敛速度而不影响计算结果.     

三维井眼轴线的数值模拟计算

本文应用数值逼近原理,建立了一种较为准确的计算定向井眼轴线的数学模型,该模型程序计算简便,计算结果与现场解析计算结果相当吻合。可用于模拟井眼轴线,也可为定向井中钻柱受力变形有限元分析提供可靠的计算数据。     

钻柱结构的动态分析及动态因素的影响

对工作钻柱结构动态的限定性位移问题进行了分析,建立了钻柱与井壁动态摩擦接触模式,该模式考虑了钻柱与井壁完全撞击和连续接触的情况。根据有限元分析法建立了钻柱结构的动力学方程。采用并改进了Wilson-θ法,利用静态模式求解动态响应,使问题得到简化,且便于编写静态和动态钻柱分析的通用程序。通过程序计算说明了动态因素对钻头钻进时的影响和钻柱结构静力分析的局限性。     

钻柱有限元理论及其应用研究

用数值逼近原理精确确定井轴；用环空钻柱力学有限元线性、非线性静、动态分析建立了较完善的模型；试算法解决各种情况下边界待定问题；采用各种例题验证理论模型是可靠精确的；将理论模型应用于BHA轨迹特性分析、BHA优化分析、钻柱摩阻分析，BHA轨迹特性分析和钻柱摩阻分析取得了若干富有实际价值的结论，BHA优化结果与实钻情况吻合.     

大位移井钻柱的动态分析

分析了大位移井旋转钻柱的受力变形特点及钻柱与井壁接触机理。根据动力学原理引入碰撞恢复系数并完善和简化了钻柱与井壁动态摩擦接触模型。采用有限元理论 ,将威尔逊θ法、牛顿拉裴逊法和放松约束试算法相结合 ,解决了大位移井钻柱动力学问题及钻柱动态接触边界待定问题。计算及分析结果表明 ,所建理论模型是合理的和简便的。在钻柱旋转过程中 ,碰撞或连续接触可能交替存在或并存 ,这与井眼条件和转速有关 ,对钻柱与井壁接触形式的任何假设都可能是误差产生的根源。动态响应均值的非线性效应与静态分析结果表明 ,一般井眼曲率大于 5°/( 30m)时 ,线性动态分析的误差不容忽视 ,转速较高 (大于 70r/min)时 ,须考虑动态因素的影响 ,在一般工况条件下影响不大     

井壁变形和摩擦阻力对底部钻具组合的影响

将井壁变形与摩阻因素引入力学模型,以滑动摩擦为主建立了摩擦模式,用文氏弹性地基模拟井壁变形(即弹性井壁),应用有限元理论,研究了井壁与钻柱的相互作用对钻头侧向力的影响。计算结果表明,对较软地层井壁变形的影响不可忽视,尤其对三维井眼或造斜钻具,井壁变形对钻头侧向力的影响很大;摩擦与井眼弯曲共同产生了方位侧向力,而摩擦对井斜侧向力影响很小;稳斜钻具的钻头侧向力受井眼弯曲、井眼蚀变因素的影响较为突出。     

脱磷转炉脱磷渣FeO预报模型

为提高"全三脱"工艺脱磷转炉的脱磷效率、降低钢铁料的消耗,基于氧平衡机理模型,采用Levenberg-Marquardt神经网络优化算法,建立了脱磷转炉脱磷渣FeO预报模型。将氧平衡机理模型计算的氧化物(FeO,CaO,SiO_2,MgO,MnO,P_2O_5,Al_2O_3)质量和出钢温度作为输入项导入神经网络工具箱,训练成误差最小化的网络。结果表明,FeO预测值与实测值相对误差在10%以内的炉次达到85%。建立的模型具有较高的预报命中率,可为现场生产提供理论依据。