斜直井中考慮接頭影響的鉆柱穩(wěn)定性分析.pdf

1、鉆柱的穩(wěn)定性在鉆井工程中具有重要的意義。實(shí)際井中的鉆柱由鉆桿通過鉆柱接頭連接在一起，鉆柱接頭比鉆桿直徑大，最大可多達(dá)50％。為了方便，以往的研究均忽略了接頭的影響而假設(shè)鉆柱是一根等直徑的梁。本文的研究放棄了這一假設(shè)，運(yùn)用有限元法分析了斜直井中考慮接頭影響時鉆柱的正弦屈曲，有限元模型用到了三種不同類型的梁單元，通常的三維梁單元、以偏離角為變量的梁單元和新建立的連接這兩種單元的過渡單元。首先，以斜直井中一等直徑的鉆柱為例，計算了鉆柱和井壁的

2、接觸力以驗(yàn)證鉆柱在變形過程中始終緊貼井壁假設(shè)的正確性，并給出了其適用范圍。其次計算了考慮接頭影響的鉆柱屈曲時鉆桿和井眼的軸線距離，證明了鉆桿在屈曲前變形過程中是懸空；計算了鉆柱正弦屈曲臨界載荷，并將計算結(jié)果與沒有考慮鉆柱接頭影響時的臨界載荷進(jìn)行了比較以研究鉆柱接頭對臨界載荷的影響。然后，考察了邊界條件、井斜角、鉆柱自重對鉆柱穩(wěn)定性的影響，給出了鉆柱的一階失穩(wěn)模態(tài)。計算了水平井中鉆柱的失穩(wěn)臨界載荷，將結(jié)果和Mitchell 的考慮接頭影響