声波钻钻柱疲劳损伤及其惯性边界的耦合特征研究
[Abstract]:With the development of drilling technology and the increasing attention to environmental protection, the requirements for drilling equipment and tools are becoming higher and higher. Acoustic drilling technology has the advantages of fast drilling speed, wide adaptability to formation and less environmental pollution. In recent years, it has been rapidly developed and widely used. In this paper, the influence of vibrator mass (not including the rotary part connected by the isolator) on the dynamic characteristics and vibration response of the inertial boundary acoustic drill string and the fatigue damage of the acoustic drill string are studied theoretically. The specific research contents are as follows: first, the dynamic differential equation of inertial boundary acoustic drill string is established, and the approximate general solution of the natural frequency equation of inertial boundary acoustic drill string is obtained by using mathematical analysis method, and the vibrator mass is analyzed and discussed. The influence of system parameters such as drill string length, drill string density and cross section area on the natural frequency of drill string. Secondly, the dynamic differential equation of inertial boundary acoustic drill string is solved by the method of separating variables, the steady displacement and stress response of inertial boundary acoustic drill string are obtained, and the response of vibrator mass to displacement and stress of inertial boundary acoustic drill string is analyzed. The effects of drill displacement amplitude and stress amplitude at the coupling of drill string top vibrator and drill string are also discussed. Third, when the high frequency resonance of drill string is used to realize the rapid drilling, the high frequency alternating stress in the drill string can easily cause fatigue damage of the drill string. By analyzing the internal stress of the drill string in the vibration stage of the acoustic drilling wave and standing wave, the fatigue cumulative damage rule is based on. The formula for calculating fatigue damage of drill string is established, and the fatigue damage section of sonic drill string is within the range of standing wave vibration initiation length near the drill bit. Through the above research, it is advantageous to accurately control the vibration frequency of drill string during shallow hole drilling of sonic drilling rig, to improve drilling efficiency and the service life of acoustic drilling machine and drill pipe, and to guide the design of sonic drilling rig and the production practice of sonic drilling. At the same time, the fatigue damage calculation method of sonic drill string also provides a theoretical reference for the fatigue life estimation of drill string subjected to symmetrical cyclic stress.
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P634
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 刘巨保,丁皓江,张学鸿;间隙元在钻柱瞬态动力学分析中的应用[J];计算力学学报;2002年04期
2 范慕辉;焦永树;蔡宗熙;;斜井中钻柱的稳定性研究[J];工程力学;2007年01期
3 谈梅兰;甘立飞;王鑫伟;;斜直井内钻柱的非线性螺旋屈曲[J];工程力学;2007年S2期
4 姜丽红;谈梅兰;;端部约束对钻柱正弦屈曲的影响[J];工程力学;2010年12期
5 胡以宝;狄勤丰;王文昌;赵域栋;陈锋;王明杰;;石油钻柱的动态安全评价分析方法[J];工程力学;2012年11期
6 任福深;姚志刚;;受压旋转钻柱非线性动力学与分叉研究[J];工程力学;2013年10期
7 刘延强;旋转钻柱环空动力学问题的研究[J];计算结构力学及其应用;1993年03期
8 高宝奎,,高德利;耦合振动对钻柱疲劳的影响[J];石油大学学报(自然科学版);1996年05期
9 谈梅兰;王鑫伟;吴光;;三维曲井内钻柱的接触非线性有限元分析[J];工程力学;2006年06期
10 孟庆华;刘清友;;气体钻井钻柱气固耦合横向振动的数学建模与求解[J];应用力学学报;2010年04期
相关会议论文 前10条
1 焦永树;蔡宗熙;严宗达;;铅垂井段钻柱在浮重作用下的静力分岔分析[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1998年
2 狄勤丰;王文昌;胡以宝;张小柯;;钻柱动力学研究及应用进展[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
3 李丽娟;张娜;张青峰;焦永树;;铅垂井段两端固支钻柱屈曲的理论与数值分析[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2010年
4 朱润;隋允康;;斜井中钻柱复杂运动的数值模拟[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年
5 焦永树;蔡宗熙;严宗达;;铅垂井段钻柱(铰—固模型)的静力屈曲[A];第八届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1999年
6 谈梅兰;甘立飞;王鑫伟;;斜直井内钻柱的非线性螺旋屈曲[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2007年
7 吴泽兵;罗宇义;郑兴华;;钻柱扭转振动计算机仿真[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
8 祝效华;贾彦杰;;钻柱动力学研究进展及其应用[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
9 胡以宝;狄勤丰;姚建林;姚永汉;陈锋;;超深井钻柱的动力学特性分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
10 王晓阳;张青峰;焦永树;;波动钻压激励下斜井段钻柱运动的数值模拟[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2010年
相关博士学位论文 前10条
1 王明杰;超深井钻柱动力学特性分析及动态安全性评价[D];上海大学;2016年
2 韩春杰;深水平台钻井钻柱耦合振动及模拟分析[D];大庆石油学院;2010年
3 刘峰;定向井中钻柱非线性稳定性分析[D];南京航空航天大学;2005年
4 谈梅兰;三维曲井内钻柱的双重非线性静力有限元法[D];南京航空航天大学;2005年
5 李茂生;小环空条件下钻柱动力学及可靠性研究[D];中国石油大学;2007年
6 胡以宝;基于实际井眼轨迹的钻柱动力学特性有限元分析[D];上海大学;2011年
7 刘延鑫;考虑流固耦合的钻柱动力学研究[D];中国石油大学(华东);2014年
8 廖辉;超深水超深钻井作业钻柱三维运动补偿系统的研究[D];广东工业大学;2011年
9 邵冬冬;水平井眼中钻柱动力学特性分析[D];中国石油大学(华东);2013年
10 李文飞;直井钻柱安全可靠性分析方法研究[D];中国石油大学;2008年
相关硕士学位论文 前10条
1 肖京;声波钻钻柱疲劳损伤及其惯性边界的耦合特征研究[D];中国地质大学(北京);2017年
2 代晓东;最优化理论求解钻柱接触非线性问题[D];大庆石油学院;2005年
3 王雪刚;钻柱非线性耦合振动模型研究[D];东北石油大学;2012年
4 贾宏亮;短距离钻柱声波通讯技术研究[D];西安石油大学;2015年
5 朱智翔;钻柱涡动模拟实验台测量系统研究[D];燕山大学;2015年
6 王志刚;钻柱自转公转和径向运动诱发牛顿流体流动的流场分析[D];燕山大学;2015年
7 谌容;智能钻柱中传输线通信系统模型仿真研究[D];西南石油大学;2014年
8 张海莉;深井钻柱振动纵向动态响应规律研究[D];东北石油大学;2015年
9 程世平;深水钻井平台钻柱自动化处理关键技术研究[D];青岛科技大学;2015年
10 赵荔;石油钻井钻柱在线监测系统的设计研究[D];扬州大学;2015年
本文编号:2164781
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/2164781.html