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基于钻柱振动下的反井钻机凿岩系统研究 被引量:2
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作者 陈桦 聂笃忠 +2 位作者 毛晓博 王金涛 米承继 《煤矿机械》 北大核心 2012年第12期133-135,共3页
通过有限元法对反井钻机在凿进几组不同井深时钻柱系统的振动特性进行了仿真求解;并采用最小二乘法对所求固有频率进行了数值拟合,得到随成井深度钻柱系统固有频率的分布情况,在此基础上提出了钻柱系统振动激励输入安全图。结果表明,随... 通过有限元法对反井钻机在凿进几组不同井深时钻柱系统的振动特性进行了仿真求解;并采用最小二乘法对所求固有频率进行了数值拟合,得到随成井深度钻柱系统固有频率的分布情况,在此基础上提出了钻柱系统振动激励输入安全图。结果表明,随着成孔深度增加,钻柱系统各阶振动固有频率降低;外部输入激励安全区域发生显著变化。 展开更多
关键词 钻柱 反井钻机 有限元法 数值拟合 动力学
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水平井钻柱-井壁摩擦诱导黏滑振动机理研究 被引量:9
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作者 朱杰然 邹德永 +3 位作者 李光泉 杨宁宁 杨全进 林伟 《石油机械》 北大核心 2021年第7期31-36,共6页
水平井钻柱系统黏滑振动严重威胁井下钻柱及工具的安全性。为了揭示水平井钻柱系统与井壁非线性摩擦诱导钻柱系统黏滑振动机理,基于质量-弹簧-阻尼离散方法及Stribeck摩擦理论,建立了水平井全井钻柱系统非线性动力学模型。对无钻压加载... 水平井钻柱系统黏滑振动严重威胁井下钻柱及工具的安全性。为了揭示水平井钻柱系统与井壁非线性摩擦诱导钻柱系统黏滑振动机理,基于质量-弹簧-阻尼离散方法及Stribeck摩擦理论,建立了水平井全井钻柱系统非线性动力学模型。对无钻压加载条件下的水平井钻柱系统在不同井段和不同钻井工况参数下的动力学响应进行了分析。分析结果表明:钻柱-井壁间的非线性摩擦会诱导钻柱发生周期性黏滑振动,且随着转盘扭矩的增大,直井段转速波动随之增大;造斜段管柱的扭转振动更加剧烈,且造斜段入口管柱的黏滑振动强度明显大于水平段管柱。研究结果可为提高水平井钻井效率和降低作业风险提供理论指导。 展开更多
关键词 水平井钻柱 黏滑振动 非线性摩擦 钻柱系统动力学 动力学响应
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大型水电站地下厂房结构动力特性研究 被引量:2
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作者 徐进友 刘建平 +1 位作者 宋轶民 王世宇 《水电能源科学》 北大核心 2009年第5期97-99,57,共4页
以某在建大型水电站地下厂房结构为例,建立了地下厂房结构的三维有限元计算模型,全面分析了不同的边界条件、风罩形式、材料下的机组支承结构的自振特性并进行了共振校核,采用谐响应法计算结构的动态响应,对最大振幅进行了校核。结果表... 以某在建大型水电站地下厂房结构为例,建立了地下厂房结构的三维有限元计算模型,全面分析了不同的边界条件、风罩形式、材料下的机组支承结构的自振特性并进行了共振校核,采用谐响应法计算结构的动态响应,对最大振幅进行了校核。结果表明,该模型为地下厂房结构的优化设计、改进抗振特性及确保机组安全运行提供了理论依据。 展开更多
关键词 地下厂房 动力特性 三维有限元法 谐响应法
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造斜段弯曲钻柱非线性动力学分析与仿真 被引量:1
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作者 伊鹏 刘衍聪 +2 位作者 石永军 郭欣 任红伟 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期129-135,共7页
为确定定向井弯曲钻柱的钻进状态,以造斜井段中初弯曲钻柱为研究对象建立系统非线性力学模型,构造动态接触模型,探究接触状态,并对动力学模型进行迭代求解,得到仿真过程动态响应,考察钻柱不同位置处静动态特性差异,并与直井钻柱对比分... 为确定定向井弯曲钻柱的钻进状态,以造斜井段中初弯曲钻柱为研究对象建立系统非线性力学模型,构造动态接触模型,探究接触状态,并对动力学模型进行迭代求解,得到仿真过程动态响应,考察钻柱不同位置处静动态特性差异,并与直井钻柱对比分析。结果表明:弯曲钻柱两侧工作于高应力状态,随曲率半径增大钻柱应力幅值、挠曲变形单调增加;下部交变作用较明显,其接触状态由碰撞变为摩擦,动态特性与直井相似,中上部钻进状态平稳,弯曲状态对其屈曲变形有抑制作用;随载荷的增加钻柱呈螺旋钻进状态,屈曲失稳将由下部产生并向上扩展。 展开更多
关键词 弯曲钻柱 非线性有限元 接触状态 动态响应
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顶驱钻井柔性钻柱动力学特性分析 被引量:8
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作者 于桂杰 殷有财 肖文生 《石油矿场机械》 2011年第4期1-5,共5页
与单独分析钻杆纵向振动不同,将钻柱、吊环、顶驱装置、水龙头、起升系统和井架组成的柔性多体系统与钻井液、井壁耦合进行分析。首先推导了多体系统在耦合条件下起下钻过程钻柱系统纵振方程和频率方程,把内外钻井液对钻柱系统的作用力... 与单独分析钻杆纵向振动不同,将钻柱、吊环、顶驱装置、水龙头、起升系统和井架组成的柔性多体系统与钻井液、井壁耦合进行分析。首先推导了多体系统在耦合条件下起下钻过程钻柱系统纵振方程和频率方程,把内外钻井液对钻柱系统的作用力折算成等效的附加质量,运用Matlab编程计算,得到钻柱前8阶固有频率的理论解,并与采用Ansys软件计算得到的数值解比较,验证了理论推导的合理性;其次,针对钻柱提升或下放速度与加速或减速所延续的时间的比值与动载的线性关系,对钻柱系统进行谐响应分析,得出了不同v/t值下钻柱系统的动力响应。为起下钻过程中合理的起升、下放速度和时间参数设计提供了参考依据。 展开更多
关键词 柔性多体系统 起下钻 振动分析 动力响应 共振
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钻井液对钻柱纵向振动影响分析 被引量:2
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作者 胡大梁 陈平 +1 位作者 廖忠会 张杰 《海洋石油》 CAS 2008年第3期92-95,共4页
钻柱纵向振动严重时造成钻头损坏、钻杆磨损加剧和迅速的疲劳破坏,使钻井成本大大增加。利用ANSYS软件建立钻柱振动有限元模型,采用Block Lanczos法进行固有振动特性分析,然后在钻头处施加干扰力,采用完全矩阵法进行动力响应分析,得出... 钻柱纵向振动严重时造成钻头损坏、钻杆磨损加剧和迅速的疲劳破坏,使钻井成本大大增加。利用ANSYS软件建立钻柱振动有限元模型,采用Block Lanczos法进行固有振动特性分析,然后在钻头处施加干扰力,采用完全矩阵法进行动力响应分析,得出钻井液密度对钻柱纵向振动的影响规律。钻井液密度降低,导致固有振动频率升高,振幅增大;钻柱响应力的变化趋势与响应位移基本一致;钻井液密度降低引起钻柱的响应位移和响应力增大,进而造成von Mises等效应力增大,疲劳寿命降低。 展开更多
关键词 钻柱 纵向振动 钻井液 动力响应 位移
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南海超深水天然气水合物取样钻柱扭转振动分析
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作者 高光海 仇性启 +2 位作者 董辉 许俊良 任红 《工业加热》 CAS 2016年第6期13-16,共4页
南海超深水天然气水合物钻探取样过程中,取样钻柱在海流、岩层及钻头波动等作用下将发生扭转振动,影响钻柱内部取样工具正常作业。根据钻柱结构特点及环境因素对钻柱作用特点,建立了与取样工况更加符合的钻柱扭转振动力学分析模型。采... 南海超深水天然气水合物钻探取样过程中,取样钻柱在海流、岩层及钻头波动等作用下将发生扭转振动,影响钻柱内部取样工具正常作业。根据钻柱结构特点及环境因素对钻柱作用特点,建立了与取样工况更加符合的钻柱扭转振动力学分析模型。采用数值求解方法,对取样钻柱进行了扭转振动特性分析。结果表明,取样海域钻柱以第1阶共振为主,共振振幅较大;钻柱从顶部到底部振动剧烈程度逐渐增加,底部共振振幅远大于顶部共振振幅;扭矩增加,钻柱共振振幅增大;不同岩层阻尼作用下,钻柱共振振幅变化较大。 展开更多
关键词 超深水 天然气水合物 钻柱 扭转振动 动力响应
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深井钻柱纵-扭耦合下的黏滑振动特性分析 被引量:2
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作者 罗杰 柳军 李强 《石油机械》 北大核心 2023年第8期139-147,共9页
钻进过程中由扭转振动引起的黏滑振动会导致钻井质量下降、钻井工具失效,严重影响钻井成本和完井周期。为此,采用集中质量法,建立了深井钻柱的纵-扭耦合振动模型,借助5200 m实例井进行了模型验证及参数分析。分析结果表明:可以通过减小... 钻进过程中由扭转振动引起的黏滑振动会导致钻井质量下降、钻井工具失效,严重影响钻井成本和完井周期。为此,采用集中质量法,建立了深井钻柱的纵-扭耦合振动模型,借助5200 m实例井进行了模型验证及参数分析。分析结果表明:可以通过减小钻压或增加钻头刀翼来减弱钻柱系统的黏滑振动;较低的地层接触刚度将发生共振行为,共振会加剧钻柱系统的纵向振动,随着地层接触刚度增加,会出现明显的黏滑振动现象,其黏滞时间与地层接触刚度呈正相关;平滑的岩面轮廓下更容易发生黏滑行为,随着岩面轮廓起伏增加,钻柱的纵向振动加剧,瞬态钻压的波动范围进一步增加,并且钻头角速度抖颤现象更加明显。所得结论可为深井钻柱黏滑振动问题的研究提供理论参考。 展开更多
关键词 深井钻柱 纵-扭耦合 黏滑振动 振动模型 动态响应
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深水钻井钻柱疲劳寿命研究 被引量:3
9
作者 王佳佳 陈建民 《石油机械》 2016年第4期51-56,共6页
深水钻井作业中平台的动力响应将使钻柱承受更多的交变载荷,钻柱疲劳寿命的计算过程更为复杂。应用数值模拟方法,通过Ansys-Workbench中的AQWA模块、瞬态动力学分析模块以及疲劳分析模块,提出了一种研究深水钻井中钻柱疲劳寿命问题的方... 深水钻井作业中平台的动力响应将使钻柱承受更多的交变载荷,钻柱疲劳寿命的计算过程更为复杂。应用数值模拟方法,通过Ansys-Workbench中的AQWA模块、瞬态动力学分析模块以及疲劳分析模块,提出了一种研究深水钻井中钻柱疲劳寿命问题的方法。通过实例计算,得到了某海洋环境下平台的运动响应,进而得到钻柱的疲劳极限寿命约102.61 d。计算结果表明,对于水深1 000 m的深水钻井作业,服役时间达到100 d的钻柱必须经过探伤检测,方能确定是否继续使用,且尤其应注意靠近水面部分的钻柱。 展开更多
关键词 深水钻井 动力响应 疲劳寿命 钻柱 数值模拟
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基于数值模拟的钻柱谐振响应研究 被引量:3
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作者 肖洲 邓虎 +4 位作者 余锐 龚毅 方艾 李德鸿 周海秋 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2009年第4期61-62,65,共3页
钻柱振动是钻柱疲劳失效的主要原因,特别是在气体钻井过程中,井眼内缺少钻井液的润滑减震作用,钻柱振动更为强烈。文章建立了钻柱振动有限元数值模型,采用SUBSPACE法对钻柱进行模态分析,计算出了钻柱纵向振动各阶固有频率;并利用FULL法... 钻柱振动是钻柱疲劳失效的主要原因,特别是在气体钻井过程中,井眼内缺少钻井液的润滑减震作用,钻柱振动更为强烈。文章建立了钻柱振动有限元数值模型,采用SUBSPACE法对钻柱进行模态分析,计算出了钻柱纵向振动各阶固有频率;并利用FULL法分别对三牙轮钻头和空气锤激励时钻柱的谐振响应情况做了计算,对其响应位移和响应轴力进行了详细研究,得出使用三牙轮钻头时钻柱在低阶频率处纵向共振响应位移最大,对钻柱的损害最大;使用空气锤时,钻柱在高阶频率处易发生共振,响应轴向力较大。 展开更多
关键词 钻柱动力学 谐振响应 有限元
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