基于分数导数粘弹性模型的油气井管杆静动力学行为分析
发布时间：2022-10-23 18:38
本文将油气井管杆的变形考虑为粘弹性,并结合弹性力学和分数导数理论对服从分数阶Kelvin粘弹性模型的水平井中油气井管杆的静动力学行为展开研究,主要做了以下工作:（1）将管杆模型考虑为水平粘弹性圆环形截面梁模型,结合弹性动力学和分数阶导数理论建立了服从分数Kelvin模型的粘弹性管杆的静态扭转控制方程,求解得到了管杆不为零的应力和位移分量解析解,在此基础上通过数值算例分析了粘弹性管杆的静态扭转问题,结果表明:分数阶数值的大小会显著影响管杆竖向应力、环向应力以及环向位移值的大小;外力矩值、管杆长度以及模型常数比对管杆应力和位移分量的影响较为明显;管杆厚度对应力和位移的影响相对较小。（2）基于分数导数和弹性力学理论,将管杆模型简化为粘弹性圆柱管模型,建立了轴对称情况下不可压缩粘弹性圆柱管的运动控制方程,由不可压缩性假定直接得到了位移解形式,利用Laplace变换求解得到了管杆的环向位移和应力解析解,通过数值算例,结果表明:分数阶数值和外围套管的厚度会对管杆位移值产生显著影响;管杆内外半径比值、套管泊松比和弹性模量对径向位移的影响很小;模型材料常数比对径向位移的影响较大;分数阶数值对管杆内径处...
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展前景
1.3 论文主要研究内容
第2章 分数导数粘弹性油气井管杆的静态扭转问题
2.1 力学分析模型和基本假设
2.2 分数Kelvin模型控制的粘弹性管杆静态扭转控制方程
2.3 分数阶Kelvin粘弹性管杆静态扭转控制方程求解
2.4 数值算例与讨论
2.5 本章小结
第3章 分数粘弹性不可压缩油气井管杆动态力学响应
3.1 力学分析模型和基本假设
3.2 分数Kelvin模型控制的不可压缩粘弹性管杆运动方程
3.3 分数阶Kelvin不可压缩粘弹性管杆运动方程求解
3.4 数值算例与讨论
3.5 本章小结
第4章 分数粘弹性可压缩油气井管杆准静态响应
4.1 力学分析模型和基本假设
4.2 分数阶Kelvin可压缩粘弹性管杆控制方程
4.3 分数阶Kelvin可压缩粘弹性管杆控制方程求解
4.4 数值算例与讨论
4.5 本章小结
第5章 结论和展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层气仿树形水平井钻井关键技术研究[J]. 张波,倪元勇,盛晨,崔树清,武正天,邱春华. 煤炭工程. 2019(01)
[2]双螺旋管柱提高水平井井筒携砂能力机理研究[J]. 仝少凯,高德利. 西安石油大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]钻井液作用下水平井钻柱横向振动建模与分析[J]. 王宝金,任福深,朱安贺. 机械科学与技术. 2018(11)
[4]储气库注采管柱静、动力学安全性评价及软件开发[J]. 丁建东,练章华,丁熠然,张强,李华彦,刘靓雯. 石油钻采工艺. 2018(02)
[5]基于ANSYS Workbench完井管柱流固耦合振动固有频率分析[J]. 曹银萍,黄宇曦,于凯强,窦益华. 油气井测试. 2018(01)
[6]牙轮钻头旋转破岩引起的钻柱纵向振动研究[J]. 熊琎. 机械研究与应用. 2017(05)
[7]分数化运动模型在颅脑反常扩散中的初步应用[J]. 王振熊,许博岩,朱文珍. 磁共振成像. 2017(05)
[8]水平井直井段钻柱固液耦合横向振动分析[J]. 曹宇,周思柱,孟繁强,华剑,张凯,吴话怡. 石油机械. 2017(03)
[9]南海超深水天然气水合物取样钻柱扭转振动分析[J]. 高光海,仇性启,董辉,许俊良,任红. 工业加热. 2016(06)
[10]油气井钻柱粘滑振动研究进展[J]. 冯程宝,贾晓丽,刘书海,钟晓玲. 石油矿场机械. 2016(11)
博士论文
[1]基于分数阶本构模型的梳状反常扩散与热传导研究[D]. 刘林.北京科技大学 2017
[2]基于分数阶导数理论的沥青胶砂及混合料力学特性研究[D]. 李锐铎.郑州大学 2016
[3]分数阶粘弹性本构参数识别[D]. 赵潇.大连理工大学 2012
硕士论文
[1]基于分数阶模型的饱和黏土一维流变固结分析[D]. 杨强.郑州大学 2017
[2]橡胶材料粘弹性本构模型的研究及其在胎面橡胶块上的应用[D]. 明杰婷.吉林大学 2016
[3]基于应变能的人工冻土分数阶导数蠕变模型[D]. 李梦洁.安徽理工大学 2016
[4]冻结弱膨胀土力学特性及分数阶导数模型研究[D]. 王新国.安徽理工大学 2016
[5]低温下岩土体非整数阶元件组合蠕变模型研究[D]. 黄方勇.安徽理工大学 2016
[6]基于分数阶导数的膨胀土非线性蠕变特性研究[D]. 宁行乐.中南林业科技大学 2016
[7]深井完井管柱振动特性分析及实验研究[D]. 刘金川.西安石油大学 2015
[8]高分子材料的分数导数型本构关系及其应用[D]. 孙海忠.暨南大学 2006
本文编号：3696920
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展前景
1.3 论文主要研究内容
第2章 分数导数粘弹性油气井管杆的静态扭转问题
2.1 力学分析模型和基本假设
2.2 分数Kelvin模型控制的粘弹性管杆静态扭转控制方程
2.3 分数阶Kelvin粘弹性管杆静态扭转控制方程求解
2.4 数值算例与讨论
2.5 本章小结
第3章 分数粘弹性不可压缩油气井管杆动态力学响应
3.1 力学分析模型和基本假设
3.2 分数Kelvin模型控制的不可压缩粘弹性管杆运动方程
3.3 分数阶Kelvin不可压缩粘弹性管杆运动方程求解
3.4 数值算例与讨论
3.5 本章小结
第4章 分数粘弹性可压缩油气井管杆准静态响应
4.1 力学分析模型和基本假设
4.2 分数阶Kelvin可压缩粘弹性管杆控制方程
4.3 分数阶Kelvin可压缩粘弹性管杆控制方程求解
4.4 数值算例与讨论
4.5 本章小结
第5章 结论和展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层气仿树形水平井钻井关键技术研究[J]. 张波,倪元勇,盛晨,崔树清,武正天,邱春华. 煤炭工程. 2019(01)
[2]双螺旋管柱提高水平井井筒携砂能力机理研究[J]. 仝少凯,高德利. 西安石油大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]钻井液作用下水平井钻柱横向振动建模与分析[J]. 王宝金,任福深,朱安贺. 机械科学与技术. 2018(11)
[4]储气库注采管柱静、动力学安全性评价及软件开发[J]. 丁建东,练章华,丁熠然,张强,李华彦,刘靓雯. 石油钻采工艺. 2018(02)
[5]基于ANSYS Workbench完井管柱流固耦合振动固有频率分析[J]. 曹银萍,黄宇曦,于凯强,窦益华. 油气井测试. 2018(01)
[6]牙轮钻头旋转破岩引起的钻柱纵向振动研究[J]. 熊琎. 机械研究与应用. 2017(05)
[7]分数化运动模型在颅脑反常扩散中的初步应用[J]. 王振熊,许博岩,朱文珍. 磁共振成像. 2017(05)
[8]水平井直井段钻柱固液耦合横向振动分析[J]. 曹宇,周思柱,孟繁强,华剑,张凯,吴话怡. 石油机械. 2017(03)
[9]南海超深水天然气水合物取样钻柱扭转振动分析[J]. 高光海,仇性启,董辉,许俊良,任红. 工业加热. 2016(06)
[10]油气井钻柱粘滑振动研究进展[J]. 冯程宝,贾晓丽,刘书海,钟晓玲. 石油矿场机械. 2016(11)
博士论文
[1]基于分数阶本构模型的梳状反常扩散与热传导研究[D]. 刘林.北京科技大学 2017
[2]基于分数阶导数理论的沥青胶砂及混合料力学特性研究[D]. 李锐铎.郑州大学 2016
[3]分数阶粘弹性本构参数识别[D]. 赵潇.大连理工大学 2012
硕士论文
[1]基于分数阶模型的饱和黏土一维流变固结分析[D]. 杨强.郑州大学 2017
[2]橡胶材料粘弹性本构模型的研究及其在胎面橡胶块上的应用[D]. 明杰婷.吉林大学 2016
[3]基于应变能的人工冻土分数阶导数蠕变模型[D]. 李梦洁.安徽理工大学 2016
[4]冻结弱膨胀土力学特性及分数阶导数模型研究[D]. 王新国.安徽理工大学 2016
[5]低温下岩土体非整数阶元件组合蠕变模型研究[D]. 黄方勇.安徽理工大学 2016
[6]基于分数阶导数的膨胀土非线性蠕变特性研究[D]. 宁行乐.中南林业科技大学 2016
[7]深井完井管柱振动特性分析及实验研究[D]. 刘金川.西安石油大学 2015
[8]高分子材料的分数导数型本构关系及其应用[D]. 孙海忠.暨南大学 2006
本文编号：3696920
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3696920.html
