石油鉆柱疲勞失效的動力學機理研究.pdf

1、在石油鉆井過程中，每年都會發(fā)生大量鉆柱失效事故，造成重大經濟損失。國內外對鉆柱的失效研究已經很多，但前期研究主要集中于改善鉆柱的結構和材質方面。直到上世紀末，國外BakerHuges、Shell、Sperry-Sun等幾家公司才在利用動力學方法來預防鉆柱的失效方面取得了突破性進展，并在工程現(xiàn)場獲得了明顯的經濟效益。國內在這方面的研究則相對落后，離工程應用的差距還很大。因此，本文以減少鉆柱失效事故、提高鉆柱的安全可靠性為目標，主要以受壓段

2、鉆柱作為研究對象，應用Galerkin方法和有限元方法，通過對鉆柱的靜、動力學分析，研究鉆柱疲勞失效的動力學機理。 首先，通過微元分析法，建立了斜直井中鉆柱靜力學分析的一般方程，利用Galerkin方法，得到了鉆柱臨界屈曲鉆壓，初步分析了鉆柱危險截面的位置。 其次，在完善現(xiàn)有鉆柱動力學有限元模型的基礎上，利用Matlab語言開發(fā)了鉆柱靜、動力學分析的有限元程序，給出了鉆柱靜、動力學條件下危險截面的確定方法，得到了鉆柱變形

3、隨鉆壓的變化規(guī)律，探討了穩(wěn)定器與井眼間隙對鉆柱變形及穩(wěn)定器橫向位移的影響。對鉆柱危險截面的動力學行為進行了初步探討，給出了其形心運動軌跡，得到了鉆柱危險截面處的渦動速度，并通過傅立葉變換找到了共振轉速區(qū)間。 最后，在鉆柱靜、動力學研究的基礎上，簡單分析了鉆柱的渦動特性，并進一步把其與疲勞失效結合起來，建立了動力學條件下鉆柱疲勞失效的強度準則，初步探明了鉆柱疲勞失效的動力學機理。 通過本文所建立的鉆柱靜、動力學模型和編制的