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深水无隔水管钻井全井钻柱纵-横-扭耦合非线性振动模型研究

Longitudinal-transverse-torsional coupled nonlinear vibration model ofdrill string in deepwater riser-free drilling

作     者:柳军 梁爽 蔡萌琦 陈益丽 袁明健 曾林林 LIU Jun;LIANG Shuang;CAI Mengqi;CHEN Yili;YUAN Mingjian;ZENG Linlin

作者机构:西南石油大学机电工程学院成都610500 成都大学机械工程学院成都610106 

出 版 物:《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期:2023年第42卷第13期

页      面:269-277页

核心收录:

学科分类:08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基  金:国家自然科学基金(面上项目)(51875489) 四川省重点研发计划项目(2022YFQ0034) 

主  题:深水钻井 无隔水管钻井 钻井钻柱 钻柱耦合振动 动力学模型 

摘      要:无隔水管钻井是一项极具发展前景的深水钻井技术。针对深水无隔水管钻井缺乏有效的动力学分析模型的实际,通过能量法、微元法结合哈密顿原理,建立了考虑钻井船位移、风海流、潮流、波浪载荷、井壁接触、钻头-岩石互作用、海水段-地层段互作用的深水无隔水管钻井全井钻柱纵-横-扭耦合非线性振动模型;通过拉格朗日和三次埃尔米特函数离散控制方程,采用Newmark-β对模型进行数值求解;采用现有海洋立管模拟试验数据、Moharrami扭转振动模型结果及Kyllingstad现场测试数据,对模型进行了详细对比验证。结果表明,该模型精度较好,可用于深水无隔水管钻柱的耦合振动分析。

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