了得網工業技術_鑽井繫統動力學仿真研究及應用

內容簡介

本書構建了包括鑽井繫統動力學建模、鑽頭及鑽柱動靜態特性分析、鑽柱與井壁接觸問題、井眼軌跡預測與控制問題等內容的鑽井繫統動力學行為理論體繫；分別建立了基於鑽柱、BHA、鑽頭、井底岩石、井壁等相互作用下的鑽井繫統動力學模型、鑽頭在鑽井過程中的位移模型和井眼軌跡預測模型等，並根據所建多重數學模型，開展了確定性與*性、連續變量與離散變量耦合作用的大型非線性繫統的數值求解方法研究；結合工程的應用闡述了與鑽井繫統密切相關的優化設計理論和防斜控制技術，以及自行研發的仿真分析軟件。
本書可作為石油高等院校研究生教材，也可作為石油工程、機械設計、應用力學和計算機科學等專業領域的工程技術人員的參考資料。

作者簡介

劉清友．男，l965年10月出生於重慶開縣。1 986年畢業於西南石油大學礦機專業，隨後留校任教。1 991年獲得重慶大學機械工程碩士學位，1 997年獲得西南石油大學博士學位，1 999年完成了在重慶大學機械傳動國家重點實驗室的博士後研究工作。現擔任西南石油大學研究生部主任

序
前言
章緒論
§1.1 鑽井繫統概述
§1.2 鑽井繫統動力學概述
參考文獻
第二章鑽柱幾何非線性動力學研究
§2.1 直井段鑽柱幾何非線性動力學分析
2.1.1 基本假設
2.1.2 鑽柱繫統動力學的直線梁格式
2.1.3 直線梁位移函數
2.1.4 直線梁剛度矩陣
2.I.5 直線梁質量矩陣
2.1.6 直線梁阻尼矩陣序
前言
章緒論
§1.1 鑽井繫統概述
§1.2 鑽井繫統動力學概述
參考文獻
第二章鑽柱幾何非線性動力學研究
§2.1 直井段鑽柱幾何非線性動力學分析
2.1.1 基本假設
2.1.2 鑽柱繫統動力學的直線梁格式
2.1.3 直線梁位移函數
2.1.4 直線梁剛度矩陣
2.I.5 直線梁質量矩陣
2.1.6 直線梁阻尼矩陣
2.1.7 直線梁組集整體矩陣
2.1.8 直線梁鑽柱的三維坐標轉換
§2.2 曲井段鑽柱幾何非線性動力學分析
2.2.1 曲線梁位移函數
2.2.2 鑽柱繫統動力學的曲線梁格式
2.2.3 曲線梁剛度矩陣
2.2.4 曲線梁質量矩陣和阻尼矩陣
參考文獻
第三章鑽柱參考構形及初始問題研究
§3.1 基於數學描述的鑽柱參考構形分析
3.1.1 鑽柱參考構形問題描述
3.I.2 鑽柱參考構形軸線位置坐標插值函數
3.1.3 鑽柱參考構形軸線位置坐標的導函數
3.1.4 鑽柱參考構形軸線的曲率和撓率
§3.2 基於數學描述的鑽柱初始問題分析
3.2.1 初位移的計算
3.2.2 單兀畸變的計算
3.2.內初始內力的等效節點力
參考文獻
第四章井眼內鑽柱與井壁接觸非線性動力學研究
§4.1 鑽柱接觸踫撞非線性動力學分析
4.1.1 接觸踫撞非線性問題
4.1.2 鑽柱與井壁接觸踫撞定解條件
4.1.3 接觸非線性動力格式
§4.2胞自動機的鑽柱非線性動力學研究
4.2胞自動機基本理論
4.2.2胞自動機的鑽柱非線性動力學求解方法
4.2胞自動機計算實例
參考文獻
第五章基於鑽柱動力學氣體鑽井防斜技術研究
§5.1 氣體鑽井井斜機理分析
§5.2 氣體鑽井防斜技術
§5.3 氣體鑽井下部鑽具組分析
5.3.1 氣體鑽井中鑽柱動力學分析
5.3.2 氣體鑽井中下部鑽具組合動力學分析
§5.4 氣體鑽井鑽柱動力學特性仿真結果分析
參考文獻
第六章小井眼側鑽水平井鑽柱動力學分析
§6.1 鑽柱摩阻模型建立
6.1.I 基本假設與坐標繫的建立
6.1.2 建立模型
6.1.3 旋轉鑽進狀態時的摩阻模型
6.1.4 復合運動摩阻繫數的確定
6.1.5 黏滯力數學模型
§6.2 小井眼側鑽水平井鑽柱動力學分析
6.2.1 鑽柱繫統動力學模型的建立
6.2.2 鑽柱的外載荷
6.2.3 結構動力學非線性方程
6.2.4 鑽柱與井壁接觸的動力學模型
§6.3 動力學模型的邊界條件
……
第七章基於多自由度牙輪鑽頭動力學的井眼軌跡研究
第八章基於小波分析的井眼軌跡預測模型
第九章鑽井繫統動力學及井眼軌跡模擬研究
附錄1 曲線梁形函數素表達式
附錄2 常用小波函數的主要性質
附錄3 仿真數據

在線試讀

章緒論
§1.1 鑽井繫統概述
鑽井繫統動力學是研究在不同鑽井條件下，包括鑽機、鑽柱、鑽頭、岩石及鑽井液等組成的繫統的力學行為。為此，必須對影響鑽井繫統動力學的主要因素、工藝技術和生產作業環境等有所了解。
在油氣勘探開發中，鑽井起著十分重要的作用，如尋找和證實含油氣構造、獲得工業油流、探明已證實的含油（氣）構造的含油（氣）面積和儲量，以及取得有關油田的地質資料和開發數據等。鑽井是勘探與開采石油及天然氣資源的一個重要環節，是勘探和開發石油的重要手段。在不同的工程階段，鑽井的目的和任務也不一樣，一些是為了探明儲油構造，另一些則是為了開發油田、開采原油。為了適應不同階段、不同任務的需要，鑽井的種類可分為基準井、剖面井、參數井、構造井、探井、資料井、生產井、注水（氣）井、檢查井、觀察井、調整井等不同類型。在整個油氣田的開發中，有勘探、建設、生產三個階段，各階段彼此相互聯繫，都需要進行大量
鑽井作業。
到目前為止，旋轉鑽井方法仍是石油鑽井的主要方法。隨著現代科學技術的發展，旋轉鑽井工藝技術也得到迅速發展，其特點是：從經驗鑽井發展到科學化鑽井；從淺井、中深井發展到深井、超深井；從鑽直井（垂直井）、定向井發展到大斜度定向井、叢式井、水平井、大位移井等；從陸地鑽井發展到近海和深海鑽井。
在石油鑽井中，盡管鑽井目的不同，井的深淺各異，但是不論是在陸地還是在海上，一口井的建井過程從確定井位到後試油、投產要完成許多作業，按其順序均可分為三個階段，即鑽前準備、鑽進和固完井，而每個階段又包括許多具體工藝作業。
……

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