斜直井内钻柱长度对蛇形屈曲的影响

近年来发展起来的大位移井技术中经常采用柔性钻柱进行作业,钻柱是否稳定直接关系到钻井的成败。因此现代石油钻采工程要求能够对钻柱的屈曲行为有一个较为准确的了解,以此来优化钻井设计,降低钻探成本。到目前为止,分析井中管柱屈曲问题的理论和方法尚不完善,所以很有必要对受径向约束管柱的屈曲问题进行系统深入的研究。 本文首先给出了井内钻柱屈曲问题的研究概况,在深入了解和总结前人研究成果的基础上给出了本文的研究内容。然后,根据实际工况,给出了能保证能量泛函的驻立值与平衡微分方程本征值间一致性的端部约束方程。构建了受径向约束杆柱蛇形屈曲分析的DQ单元法的刚度方程,并给出了单元刚度矩阵和增量刚度矩阵的显式。编写了分析斜直井内钻柱蛇形屈曲问题的FORTRAN程序,研究了几个算例。通过数值分析来解释斜直井内钻柱的蛇形屈曲机理以及考察井斜角、端部约束条件和钻柱长度等因素对钻柱屈曲的影响,结合与现有的解析解和实验结果证实了本文模型及分析方法的合理性。给出了一些有工程参考意义的结果。 论文最后是全文的总结和展望,总结了全文的工作,指出了有创新意义的研究成果,并提出了一些尚需进一步研究的内容。