导读:本文包含了钻柱力学论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:水平井钻柱力学,钻柱疲劳安全系数,实时数据采集,应力监测
钻柱力学论文文献综述
张弓[1]（2018）在《水平井钻柱力学行为实时监测与分析系统研究与设计》一文中研究指出在水平井钻井时,钻柱在井眼内受到多种应力的综合影响,受力情况十分复杂,钻柱受力如果超过其所能承受的极限,则会产生较大的钻井风险,不仅会使得钻柱失去继续钻井的能力,还有可能导致更为严重的钻井事故的发生。因此水平井钻井技术日益成熟的同时,钻井作业中对钻柱安全的要求也越来越高。钻柱发生严重屈曲、产生疲劳断裂等力学行为是由于其所受应力超过了钻柱的强度极限,为了确保水平井钻井中钻柱的安全,需要对钻柱力学行为进行实时监测与分析,降低钻柱发生疲劳断裂的风险。因此,本文提出了一种基于地面仪表测量参数对水平井钻柱力学行为进行实时监测与分析的方法,并取得了如下成果:1.设计并开发了一套水平井钻柱力学行为实时监测与分析系统,配套地面仪器仪表与数据采集系统,实现了对相关地面参数的实时采集与传输,通过对地面测量参数的监测进而对钻柱力学行为进行监测,确保钻柱满足钻井工作中的疲劳强度与安全系数要求,保障钻柱的安全。2.对水平井钻柱力学行为监测工程适应性进行了评价分析,确定了相关的地面监测参数:钩载、扭矩、井深、转速等,以此为依托完成了水平井钻柱力学行为实时监测的技术方案设计。3.通过对钻柱力学行为S-N疲劳曲线的研究,分析了钻柱疲劳寿命与所受应力的关系,建立了钻柱力学行为监测模型,并以真实钻井数据为基础,对建立的模型进行计算分析,结合实际钻井经验和理论分析,验证了所建立模型的可行性与准确性。4.以相关的地面监测参数和监测技术方案为基础,完成了水平井钻柱力学行为实时监测与分析系统的相关硬件配套;自主设计与开发了配套的水平井钻柱力学行为实时监测与分析系统数据库,根据井场信息传输规范开发相关的数据采集系统,为钻柱力学行为的实时监测与分析提供了数据支撑;5.开发了水平井钻柱力学行为实时监测与分析软件系统,并将系统在辽河油田某水平井进行了现场测试应用,结果表明本系统运行稳定,达到了对水平井钻柱力学行为监测与分析的需求,能够准确监测钻柱的安全系数和疲劳强度,分析钻柱在当前钻井条件下的安全性。本文开发的水平井钻柱力学行为实时监测与分析系统,以地面测量仪器为依托,降低了钻井成本,利用地面测量参数进行钻柱安全系数的监测和钻柱疲劳强度的分析,具有较好的应用价值。(本文来源于《西南石油大学》期刊2018-05-01）
舒绍锋[2]（2017）在《空气钻井钻柱力学特性研究》一文中研究指出本文以空气钻井中钻柱的宏观力学特性为研究方向,以数值模拟为研究方法探讨了空气钻井中钻柱的振动特性和动力响应特性,主要开展以下几方面工作并得出结论。综合统计数据及现场调研,得出空气钻井中钻具失效的主要形式是断裂失效;近一半钻具失效为钻铤螺纹断裂。与钻井液钻井相比,空气钻井振动与疲劳等因素对钻柱的影响更大。建立了底部钻具组合(BHA)静力分析模型,对BHA进行了静力学分析。分析了钻压、钻井液密度、井斜角、地层各向异性及井径对钻具增斜能力的影响,为空气钻井轨迹控制提供了理论依据。建立了底部钻具组合(BHA)动力分析模型,用模态分析技术和谐响应分析技术,分析了 BHA动力学特性。由于粘滞阻尼作用很小,导致钻柱在空气钻井中的振动频率比在钻井液钻井中的振动频率高。对于钻柱的横向和扭转振动,由于空气钻井时的阻尼作用比钻井液低得多,所以空气钻井中钻柱的振动比钻井液钻井中严重得多。钻柱振动频率随井深增加而显着减小,导致各阶临界转速值相对集中,说明在深井钻进中一定范围内的转速变化容易引起共振。所以在深井钻进时,要特别注意钻井参数的选取,同时采用减振装置来避免共振现象。(本文来源于《西南石油大学》期刊2017-09-01）
刘增华[3]（2017）在《转盘调控钻柱工具面的工作力学研究》一文中研究指出在进行钻井过程中,预设计井眼轨迹与现场实钻轨迹有一定的差别,特别是当实钻轨迹偏离预设井眼轨迹较大时,需要转盘调控工具面角度。并且这种偏离越早发现,调整工具面就越简单。再者,当井眼内部不干净,或者井下黏滞力较大时容易造成托压现象,井底托压会使工具面调控难度加大。转盘调控钻柱进行正反交替转动可有效减小井底托压现象,消除托压现象后,易于转盘调控调整工具面。电动转盘的基本控制功能是在钻井过程中实现安全钻井的最基本功能。主要是实现转盘的基本控制,包括转盘转速控制、正反交替控制、以及基于调节钻柱工具面角度的定向控制。电动转盘的扭矩控制功能是,其检测扭矩传感器传输信号并实时反馈调节控制钻井过程中转盘自身扭矩,防止钻井井下托压问题时扭矩过大以及地面电机输出扭矩过大而造成钻井事故,影响钻井有效顺利的进行。另外,调节扭矩的过程中属于负反馈调节控制。本文根据电动转盘的功能特性,建立了钻井工况中各个分段受力摩阻扭矩模型,并且根据各分段模型的特点建立了井下整体管柱受力模型的基本计算方程,讨论了在转盘调控时管柱在反转情况下的受力情况,并通过实测井下数据对建立的模型进行了分析与验证。由于不同井对应的地质结构不同,以本文中XJ24#所处地域条件为例,其摩阻系数在0.15-0.3之间,分别通过取摩阻系数0.2、0.25、0.3利用所建的模型对摩阻扭矩与转盘扭矩结果进行预测。通过对整个井建立的摩阻扭矩模型,对井段进行钻井摩阻扭矩预测,通过预测的摩阻扭矩等工作力学的研究对井下工具面调控提供力学研究基础。(本文来源于《长江大学》期刊2017-05-01）
李子丰,王长进,田伟超,谢健[4]（2017）在《钻柱力学叁原理及定性模拟实验》一文中研究指出在一般力学中,系统都要遵循平衡原理、最小势能原理和最小耗散功率原理。钻柱力学也遵循这叁原理。钻柱的任何一点、任何时刻,都必须满足力学平衡方程;若出现多解,先用最小势能原理判断;若还存在多解,则用最小耗散功率原理判断。用钻柱失稳问题说明了最小耗散功率原理不包含最小势能原理;不可用最小耗散功率原理取代最小势能原理。实验发现:1杆柱的转速越高,其挠度越小,越靠井筒中心。2存在涡动状态转换临界转速。当转速低于此临界转速时,随着转速的增加,耗散功率增加;当转速高于此临界转速时,随着转速的增加,耗散功率先迅速降低并且杆柱的挠度突然减小,然后随着转速的增加,耗散功率又增加。3液体的黏度越大,涡动状态转换临界转速越小;轴向载荷越大,涡动状态转换临界转速越小。钻柱力学叁原理为复杂的钻柱动力学问题的多解性判别提供了新的判据。(本文来源于《石油学报》期刊2017年02期）
高光海,仇性启,董辉,许俊良,韩来聚[5]（2017）在《超深水NGH无隔水管取样钻柱非线性静力学分析》一文中研究指出绳索式钻探取样系统取样过程中,钻柱受到海流、波浪、岩土、钻井船漂浮及其他载荷因素的影响,其静态特性非常复杂,具有几何非线性与接触非线性的特点。鉴于此,考虑海洋环境载荷及海底岩土等对取样钻柱的作用,建立了完整的取样钻柱力学分析模型,研究取样钻柱非线性静力学特性,分析不同外界因素对取样钻柱静力学特性的影响规律。分析结果表明:超深水天然气水合物取样钻柱等效应力和最大弯矩均位于钻柱顶部迎流处,钻柱的最大弯曲变形发生在其顶端1/3偏下位置;海流流速、拖曳力系数及作业水深的增加均使得钻柱弯矩和弯曲变形增大。研究结果可为无隔水管取样钻柱的受力分析和现场施工提供参考。(本文来源于《石油机械》期刊2017年01期）
练章华,张颖,林铁军,魏臣兴,郭衍茹[6]（2016）在《应用细观力学与扩展有限元法数值模拟钻柱损伤》一文中研究指出钻井过程中,钻柱承受着拉扭等多种交变载荷的作用,其损伤机理一直是力学界深入研究的课题。笔者首先根据细观力学分析的基本原理,采用Abaqus软件的脚本语言Python建立细观尺度下晶粒分布模型,然后采用断裂力学算法——扩展有限元法对含有微裂纹的细观尺度下晶粒模型进行计算,分析裂纹的动态扩展过程以及相应的应力应变分布特征,最后根据细观力学中"均匀化"方法对不同时刻的应力应变进行处理,得到微裂纹扩展对钻杆材料宏观性能的影响。在宏观尺度下处于弹性阶段的钻杆材料,在细观尺度下仍会出现塑性区,且在微裂纹不扩展的情况下,弹性模量是恒定的。文章提出的思路为深入探索钻柱材料断裂机理提供了新的方法。(本文来源于《重庆大学学报》期刊2016年05期）
唐煊赫[7]（2016）在《基于水力振荡器力学特性的全井钻柱动力学研究》一文中研究指出页岩气钻井过程中常常采用长位移水平井钻井技术,为了充分暴露产层,需要尽可能地增大水平段延伸距离。在页岩气水平井钻井过程中,随着水平段长度的增加,容易出现摩阻过大所导致钻压传递困难,形成托压效应,进而大幅降低机械钻速。在释放托压效应、降低钻柱摩阻的提速方法中,水力振荡器(Axial Oscillation Tool或Agitator)具有良好的应用效果和发展前景。本文对前人在摩擦学原理研究中大量的实验与理论成果进行分析,结合水力振荡器的工作原理,分析了托压难以释放的原因,探讨了摩擦与滑动速度的关系,认识到摩擦系数在一定范围内会随着相对滑动速度的增大而降低。确定了钻柱钢材与井壁岩石之间的接触特性符合Dieterich-Ruina摩擦定律,进而对摩擦系数的计算方法进行了修正。本文基于弹性力学理论和有限元分析方法,考虑钻柱与井壁之间的接触,建立了真实井眼轨迹内水平井全井钻柱动力学模型。当钻柱与井壁发生接触并产生相对运动时,将采用Dieterich-Ruina摩擦定律对摩擦系数进行修正。根据动力学模型,对带水力振荡器全井段钻柱的瞬态动力学特征进行了模拟,计算了滑动钻进过程中钻柱累计摩阻、井口轴向载荷、水力振荡器前后不同位置处钻杆立柱所受到的轴向摩擦力和轴向载荷的时间响应结果,分析了水力振荡器安装位置、最大振荡力和工作频率等因素对水力振荡器降摩减阻效果的影响。对全井段钻柱模拟结果分析表明：动力学方法的累计摩阻计算结果比静力学方法小25.5%左右；安装水力振荡器后,全井段钻柱累计摩阻将降低17%左右；水力振荡器对钻柱产生显着摩阻降低效果大约在安装位置前后360m钻柱范围内,且距离水力振荡器越远,摩擦力降低比例越小,但在钻头附近出现明显的摩擦力降低；水力振荡器的安装位置越靠近钻头,或最大振荡力越大,或工作频率越高都会使得钻柱累计摩阻少量降低。其中,安装位置靠近钻头,安装位置附近钻柱轴向摩擦力降低比例将会增大；当最大振荡力超过40kN时,水力振荡器附近钻柱的轴向摩擦力降低比例越小,因此需要将最大振荡力控制在40kN以下；当工作频率超过17Hz时,水力振荡器附近钻柱的轴向摩擦力降低比例反而越小。同时,安装位置越靠近钻头,或最大振荡力越大,或工作频率越高,都将使得下部钻具组合轴向载荷上升。推荐的水力振荡器使用参数(Φ172mm水力振荡器)：安装位置控制在钻头后200m-360m处,振荡力产生参数组合选取水力压降650psi-开泵面积11 in2或水力压降550psi-开泵面积16in2,工作频率控制在16Hz-17Hz范围内。本文研究结果可为水平井钻井过程中确定合理水力振荡器使用参数提供理论支持。(本文来源于《西南石油大学》期刊2016-06-01）
余晟,白璟,高林[8]（2016）在《川渝地区叁维水平井钻柱力学模型研究》一文中研究指出近年来川渝地区的水平井多设计为叁维水平井,特别是页岩气井多设计为丛式叁维水平井井组。叁维水平井大幅度扭方位后均不同程度的出现摩阻、扭矩增大、钻具偏磨、定向托压等严重现象,严重影响了钻井安全和钻井速度。为此,在调研分析国外钻柱力学试验数据的基础上,研究叁维水平井整体钻柱叁维力学模型,结合有限元理论对钻柱受力力学分析方法,考虑井眼几何形状、钻柱屈曲、钻柱刚性对钻柱力学的影响,提出了叁维空间中的整体钻柱与井壁接触力、摩擦力分布的计算方法,采用微软net平台c#语言编制了相应的计算机软件,使现场施工人员能够根据钻柱力学仿真数据及时了解井下钻柱形态与受力状态,及时调整施工参数,避免井下复杂情况的产生。(本文来源于《钻采工艺》期刊2016年02期）
高光海[9]（2015）在《深海大尺寸取样钻柱力学行为数值研究》一文中研究指出针对深海天然气水合物钻探取样钻具结构及工艺流程的特殊性以及所受载荷的复杂性,“天然气水合物钻探取芯工程样机及配套技术”课题组开发了无扰动保压保真取样钻具系统进行水合物的钻探取样。本文结合国内外研究现状,通过理论分析、数值计算的方法对取样钻柱的力学行为进行分析研究。首先,论文对取样钻柱的静态特性进行了计算分析。忽略取样过程中的动态因素,将取样钻柱所受外部载荷按照作用机理以静力等效方式施加到结构上,对取样钻柱的受力及变形特性进行了计算分析。得出最危险工况下,取样钻柱等效应力最大值为266MPa,发生在钻杆与钻铤连接部位的钻杆处。论文探讨分析了不同钻压、扭矩、波浪以及水流对取样钻柱静力学特性的影响规律,得到了钻压以及扭矩对取样钻柱等效应力影响较大、波浪以及水流对取样钻柱变形影响较大等结论,对钻具设计具有一定的指导意义。其次,论文对取样钻柱的振动模态进行了计算分析,得出了钻柱横向、纵向以及扭转振动的前20阶振动频率及相应的振型;研究了不同钻铤长度对取样钻柱振动频率的影响,计算得出不同钻铤长度下取样钻柱的前20阶振动频率值;为防止取样钻柱在钻探取样过程中发生共振,计算得到了取样钻柱发生共振时的临界转速。而后,在考虑惯性力及阻尼作用力的基础上,论文对取样钻柱的瞬态动力学特性进行了计算分析,探讨了在波浪、水流作用下以及波浪、水流与钻压、扭矩的联合作用下,取样钻柱危险位置处节点横向位移、纵向位移以及单元等效应力随时间的变化规律;得出了钻探取样开始阶段,取样钻柱横向以及纵向存在较大的振动等结论。最后,论文对取样钻柱的稳定性进行了特征值屈曲分析以及非线性屈曲分析,结果表明:非线性屈曲分析更加适合于取样钻柱的稳定性分析;计算分析得到了取样钻柱前10阶屈曲临界载荷,取样钻柱最大施加钻压不得超过60KN,对取样工艺制定具有重要指导意义。(本文来源于《中国石油大学(华东)》期刊2015-06-01）
王付会[10]（2015）在《气体钻水平井钻柱力学实验及理论研究》一文中研究指出气体钻井技术与水平井技术的结合,可有效发现与保护储层,并能增大泄油面积,大幅度提高采收率。但气体钻水平井或复杂结构井时,钻柱运动状态、井眼轨迹控制等领域仍然面临着关键技术难题和挑战。气体钻水平井的钻柱动力学特性、摩阻扭矩问题就是亟需解决的技术难题之一。本文在大量调研国内外气体钻井钻柱动力学、水平井摩阻扭矩研究的相关文献基础上,展开了从理论研究、实验研究到建立有限元模型及结果分析等一系列的研究工作。对气体钻水平井水平段钻柱运动状态、摩阻扭矩问题进行了实验研究,利用实验结果建立了钻柱非线性有限元动力学模型。主要研究内容和成果如下：(1)基于相似理论及模型试验,系统地分析了各影响因素之间的关系,并确定了相关参数与相似基本判据之间的关系。以水平井井底旋转钻柱的实际结构为原型,根据相似原理建立了水平井钻柱动力学特性模拟实验装置。(2)通过模拟实验对气体钻水平井井底钻压的波动规律进行研究,得到了钻压的波动频率与钻柱的自转频率的关系,分析了钻压的改变对钻压波动频率的影响,开展了钻压和转速的改变对钻压波动幅度的研究。(3)对于152.4mm井身结构的水平井,在使用气体钻井时,通过实验研究得出了合适的钻压和转速组合,这种钻压和转速组合既可以保证快速破岩,又不会使钻柱产生剧烈振动。(4)模拟实验表明转速的改变会影响钻柱所受的扭矩,旋转钻进时钻柱的切向速与轴向速度的关系决定了钻柱所受扭矩的大小；钻柱的旋转会使摩阻减小,为了降低摩阻,尽可能采用旋转钻井的方式。(5)水平井底部钻柱受自身重力和井壁摩擦力的影响,其运动范围始终处于井眼的中下偏右部,钻压和转速的变化不会改变这一特性。对于水平段钻柱旋转钻进,不存在类似直井中的涡动现象。(本文来源于《西南石油大学》期刊2015-06-01）
钻柱力学论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文以空气钻井中钻柱的宏观力学特性为研究方向,以数值模拟为研究方法探讨了空气钻井中钻柱的振动特性和动力响应特性,主要开展以下几方面工作并得出结论。综合统计数据及现场调研,得出空气钻井中钻具失效的主要形式是断裂失效;近一半钻具失效为钻铤螺纹断裂。与钻井液钻井相比,空气钻井振动与疲劳等因素对钻柱的影响更大。建立了底部钻具组合(BHA)静力分析模型,对BHA进行了静力学分析。分析了钻压、钻井液密度、井斜角、地层各向异性及井径对钻具增斜能力的影响,为空气钻井轨迹控制提供了理论依据。建立了底部钻具组合(BHA)动力分析模型,用模态分析技术和谐响应分析技术,分析了 BHA动力学特性。由于粘滞阻尼作用很小,导致钻柱在空气钻井中的振动频率比在钻井液钻井中的振动频率高。对于钻柱的横向和扭转振动,由于空气钻井时的阻尼作用比钻井液低得多,所以空气钻井中钻柱的振动比钻井液钻井中严重得多。钻柱振动频率随井深增加而显着减小,导致各阶临界转速值相对集中,说明在深井钻进中一定范围内的转速变化容易引起共振。所以在深井钻进时,要特别注意钻井参数的选取,同时采用减振装置来避免共振现象。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
钻柱力学论文参考文献
[1].张弓.水平井钻柱力学行为实时监测与分析系统研究与设计[D].西南石油大学.2018
[2].舒绍锋.空气钻井钻柱力学特性研究[D].西南石油大学.2017
[3].刘增华.转盘调控钻柱工具面的工作力学研究[D].长江大学.2017
[4].李子丰,王长进,田伟超,谢健.钻柱力学叁原理及定性模拟实验[J].石油学报.2017
[5].高光海,仇性启,董辉,许俊良,韩来聚.超深水NGH无隔水管取样钻柱非线性静力学分析[J].石油机械.2017
[6].练章华,张颖,林铁军,魏臣兴,郭衍茹.应用细观力学与扩展有限元法数值模拟钻柱损伤[J].重庆大学学报.2016
[7].唐煊赫.基于水力振荡器力学特性的全井钻柱动力学研究[D].西南石油大学.2016
[8].余晟,白璟,高林.川渝地区叁维水平井钻柱力学模型研究[J].钻采工艺.2016
[9].高光海.深海大尺寸取样钻柱力学行为数值研究[D].中国石油大学(华东).2015
[10].王付会.气体钻水平井钻柱力学实验及理论研究[D].西南石油大学.2015