基于有限元法的单根钻杆动力学仿真模拟分析

为进一步明确钻进中的钻杆柱工作状态,以直井段中单根钻杆为研究对象,基于有限元法建立钻杆的动力学模型,以实际设计参数为依据,确定边界条件,综合考虑静、动载荷的耦合作用,对钻杆受迫振动发展过程进行仿真模拟分析,在一定程度上反映井下钻杆工作状态,并为钻杆柱的随钻控制研究提供理论基础。分析结果表明,现役钻杆接头台阶及螺纹处普遍存在应力集中,设计时应予以改进;钻杆受迫振动的发展过程中,钻压及转速是重要的振动激励参数,较浅井段钻杆振动参与形式以横振为主,随着钻进的深入,其他振动形式频繁的交替激发并参与,应通过调整钻进参数、避免工作于固有频率而激发模态振动。