下部钻具组合的非线性静力学分析与计算

摘要

下部钻具组合的非线性静力学分析对下部钻具的设计和钻井参数的合理选择具有重要的意义。为此，本文继承前人的研究成果，结合现代钻井技术和工程经验，从非线性静力学的角度对下部钻具组合进行了分析与计算，具体内容包括：
　　（1）根据下部钻具组合在井眼中的工作状态，综合考虑钻具在自重和钻压作用下引起的纵向弯曲，及其下部钻具与井壁的接触非线性，建立了下部钻具组合的几何和接触双重非线性静力学模型。
　　（2）运用有限元分析中的空间梁单元和接触间隙元方法，对下部钻具组合的双重非线性静力学模型进行分析与求解。
　　（3）分析了钻柱的非线性屈曲，并考虑了在钻柱重力和井壁切向摩擦的影响下，采用微分求积法(DQmethod)，对直井中钻柱非线性屈曲控制微分方程进行了求解。
　　（4）分析了下部钻具螺纹连接区应力的分布，对下部钻具螺纹连接部位进行了结构优化设计。在满足下部钻具强度条件下，改进的螺纹应力减轻槽，可有效降低下部钻具螺纹连接处的应力集中水平。

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第一章 绪论

1.1 下部钻具组合非线性静力学问题的提出

1.2 下部钻具组合静力学问题的研究

1.3 研究内容

1.4 技术路线

第二章 下部钻具组合的非线性静力学分析理论

2.1 下部钻具上作用力的一般概述

2.2 非线性问题的分类

2.3 钻具非线性静力学模型

2.4 下部钻具组合非线性静力学分析的理论方法

2.5 下部钻具组合设计与应用

第三章 下部钻具组合的失效及其非线性屈曲分析

3.1 钻具失效分析

3.2 下部钻具组合失效分析

3.3 下部钻具组合的非线性屈曲分析

第四章 下部钻具螺纹连接区载荷分布计算

4.1 螺纹连接区的受力分析

4.2 实例计算

4.3 载荷在螺纹上分布比例的分析

4.4 减少钻具螺纹连接区疲劳失效的方法和措施

第五章 下部钻具组合螺纹应力分析及结构优化

5.1 下部钻具组合螺纹本身特性及结构优化原理

5.2 下部钻具组合钻铤螺纹有限元计算及其优化后的结构

第六章 结论

致谢

参考文献

附 录