探井水平井整体钻柱摩阻力分析的间隙元法

建立了用于计算水平井整体钻柱摩阻的三维力学模型 ,提出用间隙元理论对钻柱摩阻力进行力学分析的方法。考虑到钻柱的抗弯刚度对钻柱受力变形和摩阻力的影响 ,给出了三维空间中的整体钻柱与井壁的接触力、摩擦力 (包括摩阻力矩 )及其沿钻柱轴线分布规律的计算方法 ,编制了相应的计算机软件。现场实验表明 ,实际应用效果良好 ,理论预测摩阻和现场实测结果的平均误差在 5 5 %以下。该力学模型和理论方法为水平井摩阻分析预测提供了理论依据 。

水平井钻柱接触问题的间隙元法

长中半径水平井钻柱与井壁的接触问题是大面积接触的几何非线性问题。本文通过构造“多向接触间隙元”把钻柱与井壁结合起来研究,能方便正确地反映这种接触状态的变化规律,也能解决一般有限元法会遇到的总刚奇异性问题。运用本文方法,可以对整体钻柱或下部钻柱进行接触有限元分析。采用欧拉-修正的牛顿迭代法进行运算,给出钻头受力变形值,为井眼轨道控制提供了重要依据。 现场实验证明,在井眼轨道跟踪预测和钻具组合性能评价方面,本文计算结果与实测结果符合很好,对提高钻进速度,保证钻井质量有较大的实用意义。

用间隙元法求解轴流式转轮体的接触问题

采用 I- DEAS软件的 FEM模块对三维弹性接触问题进行了二次开发 ,用间隙元法计算了轴流式转轮体、轴瓦与叶片枢轴的接触应力 ,所得结果比不考虑接触更为合理 。

用间隙元法分析水平井下部钻具组合性能

建立了修正的下部钻具组合系统静力学模型,利用间隙元法对水平井转盘钻进和定向钻进中所用的各种钻具组合的接触变形进行了深入研究。根据迭代计算所得变井斜力和变方位力,对钻具组合的性能进行了评估,为选择最佳钻具组合、实现对水平井井眼轨道控制和预测提供了理论依据。

试论水平井压裂管柱受力变形分析的间隙元法

经过多年的发展,我国油气田勘探开发水平不断提升,出现了越来越多的水平井。而一般在水平井井眼当中会有长达千米的细长压裂管柱,并且随着水平井井身呈现自然弯曲,在受到外力影响之后细长的压裂管柱极有可能出现形变并和水平井壁发生接触。本文着重围绕水平井压裂管柱的受力变形分析的间隙元法进行简要分析研究。

焊接结构系统的疲劳可靠性分析

针对工程中常见的焊接结构。建立了一套完整的系统疲劳可靠性评价方法，包括主要失效模式识别。综合失效概率计算，提出了实现结构失效状态转移的间隙元法，在失效的节点间建立间隙元，用接触有限元模拟焊接缝开裂面的受力状态，判断起裂源数量和开裂方向，考虑结构的疲劳操作累积，运用全局疲劳寿命分析分枝约界法进行结构失效路径搜寻。用点估计法和区间估计法计算结构系统的失效概率。对100t-22m龙门起重机主梁焊接结构进行了分析，找出8条主要失效裂纹，并计算了系统的失效概率。

Application of gap element to nonlinear mechanics analysis of drillstring

This paper presents a nonlinear finite element method to resolve the problem of the nonlinear contact between the drillstring and hole wall by using a Multi-directional Contact Gap Element (MCGE) contacting at appropriate positions in each beam element. The method was successfully applied to the Daqing Oil Field GP1 well. It was shown that the drillstring's contact resistance at any well depth could be obtained by calculations and that as the error in the calculation of the hole top load is below 10%, the calculation result can provide theoretical basis for the design and operation of drillstrings.