全井钻柱系统耦合振动多体动力学模型的建立与算例分析-中国海上油气.PDF

第卷第期 中国海上油气 ２６ ４ Ｖｏｌ．２６Ｎｏ．４ 　 　 　 年月 　 ２０１４８ ＣＨＩＮＡＯＦＦＳＨＯＲＥＯＩＬＡＮＤＧＡＳ Ａｕ．２０１４ ｇ 全井钻柱系统耦合振动多体动力学模型的  建立与算例分析 １ ２ １ １ １ ３ ３ 程载斌姜伟蒋世全李迅科何保生 革学王宁羽 　　　 　 　 　 　 （ ； （ ） ； ） 中海油研究总院 中海石油中国有限公司工程技术部 清华大学航天航空学院 １． ２． ３． 　 　 ， ； 摘要基于绝对节点坐标法建立全井钻柱系统的多体动力学模型研究系统的耦合振动现象将 　　 大长细比柔性钻柱离散为绝对节点坐标梁单元讨论梁单元格式并研究井口钻头处边界及钻柱 ， ， 、 与井壁的接触／摩擦模型，给出包含绝对节点坐标梁单元的钻柱系统运动方程；采用向后差分法求 解微分代数方程组，开发多体动力学求解器及相应的前、后处理器。通过直井、定向井算例分析了  全井钻柱系统的轴向扭转横向耦合振动特性结果表明本文提出的力学建模和数值分析方法可 、 、 ， 实时捕捉到钻柱系统的耦合振动现象，能够在钻柱系统动力学研究和工程应用中发挥作用。 关键词全井钻柱系统；耦合振动；多体动力学模型；绝对节点坐标法；向后差分法 　 石油钻井中钻柱系统的剧烈振动严重影响钻井 学研究和工程应用中发挥作用。 　　 。 的效率和安全为了深入理解钻柱系统的复杂振动 １模型建立 　 ， ， 状态以便更好地控制其对钻井的不利影响国内外 ［］ ， １２、 （） 学者进行了广泛的研究包括现场测试 全尺 全井钻柱系统耦合振动多体动力学模型图１ ［］ ［］ ３４／ ５ ， ， 、 ／ 寸 模型试验和数值模拟方法如有限元 的建立包括钻柱系统建模钻柱与井壁的接触摩 ［］ ［ ］ ［］ ６９ １０