带旋转导向钻井工具的下部钻具组合力学分析

发布时间：2020-10-13 00:07

　　 可控弯接头是旋转导向钻井系统实现导向功能的关键工具,本文对可控弯接头下部钻具组合进行了静力学和动力学两个方面的研究。根据下部钻具组合的结构特点,将可控弯接头工具置于下部钻具组合中,并设计4组不同结构参数的可控弯接头钻具组合;通过SolidWorks软件建立其三维模型,采用有限元软件计算其静力学和动力学特性。基于ANSYS建立可控弯接头钻具组合的有限元模型,通过有限元静力学仿真分析得到在可控弯接头工具实现导向功能时,钻具组合结构参数和钻压与最大应力和变形的关系曲线。通过计算不同结构参数下和不同导向轴偏摆角度下的模态特性,得到可控弯接头钻具组合结构参数和导向轴偏摆角度与固有频率的关系曲线。在模态分析的基础上对可控弯接头钻具组合进行谐响应分析,得到可控弯接头钻具组合钻压和导向轴偏摆角度与频率响应的关系曲线。通过瞬态动力学分析,得到可控弯接头钻具组合以及可控弯接头的位移与时间的关系曲线以及应力与时间的关系曲线。
【学位单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P634.4
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 下部钻具组合的力学研究与发展
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 主要研究内容
第二章 可控弯接头钻具组合静力学分析
    2.1 可控弯接头导向钻井工具
        2.1.1 可控弯接头结构组成
        2.1.2 可控弯接头工作原理
    2.2 可控弯接头钻具组合结构
    2.3 可控弯接头钻具组合三维模型的建立
    2.4 可控弯接头钻具组合的静力学分析
        2.4.1 可控弯接头钻具组合有限元模型的建立
        2.4.2 可控弯接头钻具组合静力学分析边界条件
        2.4.3 可控弯接头钻具组合导向轴摆转角度的影响
        2.4.4 可控弯接头钻具组合钻头钻压变化的影响
    2.5 本章小结
第三章 可控弯接头钻具组合模态分析
    3.1 模态分析理论
    3.2 可控弯接头钻具组合模态分析模型的建立
        3.2.1 可控弯接头钻具组合结构
        3.2.2 可控弯接头钻具组合有限元模型的建立
    3.3 可控弯接头钻具组合的纵向振动模态分析
        3.3.1 可控弯接头钻具组合纵向振动边界条件
        3.3.2 不同结构参数下的纵向振动
        3.3.3 不同导向轴偏摆角度下的纵向振动
        3.3.4 纵向振动振型分析
    3.4 可控弯接头钻具组合的横向振动模态分析
        3.4.1 可控弯接头钻具组合横向振动边界条件
        3.4.2 不同结构参数下的横向振动
        3.4.3 不同导向轴偏摆角度下的横向振动
        3.4.4 横向振动振型分析
    3.5 可控弯接头钻具组合的扭转振动模态分析
        3.5.1 可控弯接头钻具组合扭转振动边界条件
        3.5.2 不同结构参数下的扭转振动
        3.5.3 不同导向轴偏摆角度下的扭转振动
        3.5.4 扭转振动振型分析
    3.6 本章小结
第四章 可控弯接头钻具组合谐响应分析
    4.1 谐响应分析理论
    4.2 可弯接头钻具组合谐响应分析基本流程
    4.3 可控弯接头钻具组合的纵向振动谐响应分析
        4.3.1 不同钻压下钻具组合的纵向振动谐响应分析
        4.3.2 不同导向轴偏摆角度下钻具组合的纵向振动谐响应分析
    4.4 可控弯接头钻具组合的横向振动谐响应分析
        4.4.1 不同钻压下钻具组合的横向振动谐响应分析
        4.4.2 不同导向轴偏摆角度下钻具组合的横向振动谐响应分析
    4.5 可控弯接头钻具组合的扭转振动谐响应分析
        4.5.1 不同钻压下钻具组合的扭转振动谐响应分析
        4.5.2 不同导向轴偏摆角度下钻具组合的扭转向振动谐响应分析
    4.6 本章小结
第五章 可控弯接头钻具组合瞬态力学分析
    5.1 瞬态动力学分析理论
    5.2 建立可控弯接头钻具组合瞬态分析模型
        5.2.1 可控弯接头钻具组合结构
        5.2.2 可控弯接头钻具组合瞬态动力学有限元模型
    5.3 可控弯接头钻具组合瞬态动力学分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果

【参考文献】

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本文编号：2838473