深海大尺寸取样钻柱力学行为数值研究

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深海大尺寸取样钻柱力学行为数值研究
针对深海天然气水合物钻探取样钻具结构及工艺流程的特殊性以及所受载荷的复杂性,“天然气水合物钻探取芯工程样机及配套技术”课题组开发了无扰动保压保真取样钻具系统进行水合物的钻探取样。本文结合国内外研究现状,通过理论分析、数值计算的方法对取样钻柱的力学行为进行分析研究。
首先,论文对取样钻柱的静态特性进行了计算分析。忽略取样过程中的动态因素,将取样钻柱所受外部载荷按照作用机理以静力等效方式施加到结构上,对取样钻柱的受力及变形特性进行了计算分析。
得出最危险工况下,取样钻柱等效应力最大值为266MPa,发生在钻杆与钻铤连接部位的钻杆处。论文探讨分析了不同钻压、扭矩、波浪以及水流对取样钻柱静力学特性的影响规律,得到了钻压以及扭矩对取样钻柱等效应力影响较大、波浪以及水流对取样钻柱变形影响较大等结论,对钻具设计具有一定的指导意义。
其次,论文对取样钻柱的振动模态进行了计算分析,得出了钻柱横向、纵向以及扭转振动的前20阶振动频率及相应的振型;研究了不同钻铤长度对取样钻柱振动频率的影响,计算得出不同钻铤长度下取样钻柱的前20阶振动频率值;为防止取样钻柱在钻探取样过程中 ...

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关键词：数值研究 研究现状 数值计算 工艺流程 国内外研