钻柱纵向自由振动研究

提出了钻柱纵向自由振动的离散力学模型 ,根据Lagrange方程推导建立了相应的数学模型和特征值的计算式 ,并用实际算例进行了计算 .计算结果表明 ,按离散模型确定的固有振动圆频率比按连续等直杆模型确定的固有振动圆频率略小 .考虑到实际钻柱系统的非等直性 ,可以认为离散模型的精度将高于连续等直杆模型的精度     

水平井钻柱横向振动有限元分析

钻柱横向振动是引发钻井事故的主要原因之一,水平井由于井眼弯曲严重,钻柱偏心,容易发生钻柱横向振动。以水平井钻柱单元为研究对象,应用有限元法建立了考虑钻井液影响的钻柱横向振动方程,得出了钻柱横向振动频率数学模型,分析了钻井液和钻井液密度对钻柱横向振动频率的影响规律。编制频率计算程序,结果比较符合现场实际,为计算钻柱共振转速提供依据,减少钻柱剧烈横向振动发生。     

石油钻柱纵向振动的混沌问题讨论

本文在原苏联科学家M.M.Khasanow所建立的钻柱非线性振动数学模型的基础上,利用非线性科学领域的研究成果,进一步对其可能发生的混沌运动问题进行了讨论.文中用Melnikov方法求出了钻柱产生混沌运动的必要条件,为在钻井过程中适当选择参数以避免井下复杂情况的产生提供了又一理论参考依据.     

钻柱振动失稳突变模型的研究

根据Ｍ．Ｍ．Ｋｈａｓａｎｏｗ所建立的涡轮枢轴非线性震动的数学模型，利用当前非线性科学领域的研究成果，进一步给出了钻柱振动失稳尖点的突变模型。并求得了发生失稳的临界点和条件，对揭示钻井过程中动力失稳的现象具有一定的参考价值。     

钻柱系统振动测试和分析

利用应变和压电测试系统以及随机信号和振动分析系统,在模型和试验钻机上,进行了钻柱系统的固有频率、响应、钻头的动态压力、功率谱和动态传递函数等测试分析。在横向振动支承条件,岩石的刚度以及动态碎岩机理等方面得到了一些有益的研究结果,并提出了岩石刚度动态测定法。以上研究为理论分析提供了依据。     

减振器安装位置对钻柱纵向振动影响的研究

从2004年至2005年初,在塔里木油田共发生了6起石油减振器断裂失效事故,其中花键筒母扣根部断裂占了4起,油缸母扣根部断裂1起,芯轴断裂1起。针对上述事故,通过研究建立减振器安装位置不受限制、钻杆和钻铤长度可任意变化的整体钻柱纵向振动分析数学模型,确定了该模型的计算方法;拟定出计算用钻具组合及计算用井深;由计算机模拟分析得到在不同转速和减振器在不同安装位置情况下的计算值,由此得出结论：减振器安装在钻头上方不同的位置,可达到不同的减振效果和变化的钻头破岩冲击动载,进而确定出减振器的最佳安装位置;减振器安装在最佳位置,减振效果将提高几倍至十几倍,同时在不加大钻压的情况下可提高钻头的破岩能力。减振器最佳安装位置的钻柱新组合在塔里木油田大北3井现场试验获得成功,表明其研究具有广阔的应用前景。     

钻井流体粘度对钻柱纵向振动的影响

针对气体钻井技术在低压油气田开发中出现气体钻井的钻柱振动和钻具破坏的问题,概述了气体钻井面临的钻柱振动问题、钻具破坏问题和解决问题的途径。介绍了位移激励法的钻柱纵向振动分析的数学模型和力学分析软件。对钻井流体粘度对钻柱纵向振动的影响规律进行了研究。数据表明,钻井流体的粘度对钻柱的纵向振动影响较大。在一般情况下, 钻井流体的粘度越小, 钻柱的振动幅度越大。钻井流体的粘度对钻柱振动的共振频率影响不大。气体钻井虽然提高了钻进速度,但同时也对钻具防破坏技术提出了更高的要求。     

基于微凸体接触的钻柱纵向振动减摩阻

基于微凸体接触变形理论,建立钻柱纵向振动条件下钻柱与岩石间摩擦力的分析计算模型,探索钻柱纵向振动减摩阻规律。结果表明:钻柱纵向振动减摩阻的条件是钻柱相对于岩石运动速度小于钻柱纵振速度幅值,且振动减阻效果随振动频率的增大而增强,随振幅的增大呈现先增强后减弱的趋势,存在最优振幅,而随着钻柱与岩石间相对运动速度、相对法向压入量和摩擦系数的增大,振动减摩阻效果趋于弱化;钻柱振动频率、振幅、相对法向压入量、摩擦系数和钻柱与岩石间相对运动速度对振动减阻的影响作用依次降低,其中振动频率、振幅和相对法向压入量为显著因子。     

定向井轴向振动有限元分析

在定向井钻井施工中钻柱受力是很复杂的.仅钻柱振动就存在轴向振动、横向振动和扭转振动,其中钻柱轴向振动是导致钻柱失效的主要因素之一,因此需要进一步对定向井轴向振动进行研究.利用有限元方法分析了钻柱轴向振动规律.首先根据定向井特点建立全井钻柱模型,然后以钻柱单元为研究对象,建立了全井钻柱轴向振动的力学模型,采用线性代数方法,通过计算机分析获得了钻柱轴向振动的共振频率分布规律.钻柱轴向共振,其共振频率取决于钻柱的材料性能及形态特性,与钻柱的长度关系不大.在达到轴向共振状态时,钻柱与井壁激烈地碰撞,使钻柱短时间内产生严重破坏,同时还会造成井塌事件,给钻井施工带来经济损失.该问题的研究对指导钻井施工,减少跳钻、避免钻柱失效等情况有很大意义.     

钻柱与井壁振动碰撞特性的有限元分析

在考虑钻柱外钻井液的影响下，建立了钻柱与井壁碰撞的横向振动方程，并提出了分析振动碰撞特性的有限元计算模型，对碰撞力采用非线性弹簧和非线性阻尼器来描述．计算结果表明：钻柱与井壁之间的间隙，对钻柱的频响特性和碰撞力的大小有影响．本文的研究结果为实钻时避免钻柱的偏磨和钻柱寿命的预测提供了依据．     

复合材料薄壁梁模态的有限元分析

采用有限元软件ANSYS对三闭室复合材料箱型薄壁梁以及复合材料翼型截面薄壁梁进行了模态分析.首先建立了复合材料薄壁梁的有限元模型,然后对这2种不同截面形状的薄壁梁分别进行了模态计算,讨论了铺层角度、长高比、宽高比对三闭室复合材料薄壁箱型梁的模态振型及固有频率的影响,并讨论了铺层角度、长度、铺层数对复合材料薄壁翼型梁的模态振型及固有频率的影响.     

半门式起重机的有限元分析

运用ANSYS软件对一种半门式起重机进行多工况静强度分析,利用有限元法计算了起重机的满载自振频率,从静刚度和动刚度两个方面对该起重机进行了评价,并对其提出修改意见。     

新型网格墙体自振特性的有限元分析

根据我国严格禁止使用粘土砖的政策,我国研究并引进了许多新材料、新工艺.网格墙体是一种新型墙体结构的主要承重结构.本文采用有限元软件ANSYS分析此结构的自振特性,得出其满足可应用性的基本条件.     

实验井架的有限元分析和实验测试

通过建立有限元建模,对实验井架进行3种载荷的有限元分析,得出各个载荷作用下的井架的应力分布和井架变形,并和实验数据进行比较,分析误差,为进行井架的优化设计提供参考.     

计算机有限元分析法应用于创新实验教学

应用ANSYS有限元分析软件,成功模拟了实验样品的温度场,模拟结果与测量值相吻合,得出优化的热设计结果,并提出了应用于创新实验教学的思路和方法。     

短芯棒拔制有限元分析

借助ANSYS软件显式动力模块建立了钢管与内外模具的三维有限元模型，动态模拟了短芯棒拔制的整个过程，研究了模锥角、摩擦系数、壁厚等工艺参数对拔制力的影响，并根据得到的应力分布规律分析了生产中拔断等实际问题的机理．与空拔相比较，在短芯棒拔制过程中，纵裂现象一般不会发生，由于钢管轴向应力在横截面上分布均匀，一般也不会出现以局部破坏形式出现的横裂现象．本文所建立的拔制力分析模型经与实验结果比较，达到了较好的吻合，可为优化模具结构和进行短芯棒拔制工艺设计提供了依据．     

预应力排水渡槽三维有限元静力分析

近年来,随着南水北调中线工程的全面开展以及农村供水、农业灌溉、城市供水事业的发展,渡槽已成为这些生命线工程的重要组成部分。借助有限元分析软件ANSYS,对预应力排水渡槽进行了三维有限元静力分析,由此所获的研究成果,可为同类工程的设计提供理论依据。     

基于ANSYS的传动滚筒的有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件,建立了带式输送机传动滚筒有限元模型,对传动滚筒的应力分布规律进行了计算和分析,为进一步研究滚筒的应力状况,实现滚筒的自动化设计提供了理论依据。