液压式上击器解卡的力学分析

摘要

该文以弹性波理论与动力学为基础,建立了上击器解卡的动力学模型.模型将上击器解卡过程分为储能阶段、释放阶段和碰撞阶段三部分.根据此动力学模型,以直井的修井作业过程为例,文中对震击器解卡过程进行了实例计算.对于震击力的计算,先在钻柱上的卸载波与拉伸波之间以微段,利用动力学理论,计算由于微运动而对卡点所产生的冲击拉力,然后求出震击器以上整个钻柱所产生的震击力大小,并分析了各种影响震击力大小的因素.该文提出用有效震击冲量来衡量来击器的震击作用效果.并通过理论计算来分析各种现场因素对震击效果的影响,得出具体的结论,对实际生产作业有一定的指导意义.利用上述理论,该文还对震击器在现场使用中总结出的一些经验进行解释.

目录

文摘

英文文摘

符号说明

第1章前言

1.1 工程背景

1.1.1石油工业生产过程概述

1.1.2油、气井及井身结构

1.1.3遇卡事故

1.2上击器的结构与原理

1.2.1液压式上击器的结构

1.2.2上击器的工作原理

1.3上击器的研究进展状况

1.4本文的来源与主要工作

第2章弹性波基本理论

2.1弹性波的传播方程

2.1.1弹性体的运动微分方程

2.1.2弹性波的传播方程

2.1.3纵向平面波的传播

2.2弹性波在固定端和自由端的反射

2.3卸载波

2.3.1卸载区的控制方程

2.3.2卸载波

第3章上击器解卡的力学模型

3.1基本假设

3.2模型描述

3.2.1蓄能阶段

3.2.2释放阶段

3.2.3震击阶段

3.3方程求解

第4章计算结果与分析

4.1实例计算结果

4.2震击力、震击冲量受各种因素变化影响的分析

4.2.1上提拉力变化对震击力、震击冲量的影响

4.2.2落鱼深度变化对震击力、震击冲量的影响

4.2.3钻铤长度变化对震击力、震击冲量的影响

4.2.4震击器安装位置变化对震击力、震击冲量的影响

4.2.5震击器震击行程大小对震击力、震击冲量的影响

4.2.6落鱼遇卡程度对震击力、震击冲量的影响

4.3模型的弹塑性分析

4.4对一些生产经验的解释与评价

4.5关于计算误差的分析

4.6关于提高震击效果的途径的讨论

4.6.1增大震击力

4.6.2延长震击作用时间

4.6.3减小撞击时的能量损失

第5章结论与展望

5.1结论

5.2今后的工作展望

参考文献

附录1在延时阶段末心轴的运动速度计算

附录2钻柱在释放阶段末的刚体运动速度及释放时间的计算

附录3钻柱在撞击阶段有关参数的计算

附录4运算程序1（V.F）

附录5运算程序2(V.F)

附录6取n=1000时震击力的计算结果

致谢