直井中钻柱非线性屈曲的DQ法分析

吉林大学学报(工学版)

直井中钻柱非线性屈曲的DQ法分析

刘峰¹，王鑫伟²

1.中国民航飞行学院航空工程学院，四川广汉 618307；2.南京航空航天大学航空宇航学院，南京 210016

收稿日期:2006-01-03 修回日期:2006-09-13 出版日期:2007-01-01 发布日期:2007-01-01
通讯作者: 刘峰

Differential quadrature method for nonlinear buckling analysis of tubing in straight wells

Liu Feng¹,Wang Xin-wei²

1.Institute of Aviation Engineering,Civil Aviation Flight University of China,Guanghan,618307，China;2.College of Aerospace Engineering,Nanjin
g University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing,210016,China

Received:2006-01-03 Revised:2006-09-13 Online:2007-01-01 Published:2007-01-01
Contact: Liu Feng

摘要/Abstract

摘要： 采用微分求积法（DQ method）对直井中钻柱非线性屈曲控制微分方程进行了求解，在力学模型中考虑了钻柱重力和井壁切向摩擦的影响，摒弃了传统分析中的等螺距和小位移假设。分析表明：无摩擦时的DQ法计算结果与有限元的分析结果吻合，DQ法能对钻柱的非线性屈曲问题进行正确分析；井壁的切向摩擦能减缓钻柱的屈曲，井壁摩擦对钻柱屈曲的影响不可忽略。为直井中钻柱非线性屈曲的摩阻分析提供了一种新的算法，同时也将DQ法应用到石油机械工程领域当中。

关键词: 工程力学, 屈曲, 微分求积法（DQ法）, 直井, 摩擦, 钻柱

Abstract: The governing differential equilibrium equations of tub
ing buckling nonlinearly in straight wells with tangential friction effect were sol
ved by the differential quadrature(DQ) method.The effects of tubing gravity and the friction between the tubing and the borehole were included.The assumptions of constant pitch and small angle displacement in traditional analysis were abandoned.It is shown that the results obtained from DQ method with no friction fit well with thoses obtained by finite element analysis,and the nonlinear buckling problem of tubing can be solved by DQ method.The tangential friction can weaken the buckling of tubing, thus can not be neglected.A new algorithm for the tubing buckling nonlinearly with friction was proposed,and the DQ metho
d can be applied to petroleum engineering field.

Key words: engineering mechanics, buckling, differential quadrature method（DQ method）, straight wells, friction, drill tubing

中图分类号:

O317.3

刘峰，王鑫伟 . 直井中钻柱非线性屈曲的DQ法分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(01): 234-238.

Liu Feng,Wang Xin-wei . Differential quadrature method for nonlinear buckling analysis of tubing in straight wells [J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(01): 234-238.

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