钻柱弯曲屈曲实验.ppt

钻柱的纵弯(屈曲)(华东)2002年元月讲钻柱的纵弯(屈曲)?定向井钻柱屈曲问题的试验研究?石油大学(华东)对钻柱屈曲问题进行了实验研究。?斜直井眼、水平井眼钻柱稳定性的实验?透明有机玻璃管模拟井壁:内径30mm,外径40mm的;?五种不同外径、壁厚的紫铜管模拟不同外径、刚度、线重的受压钻杆:?φ14×、?φ12×、?φ10×、?φ10×、?φ8×。?各试件均在四种倾角下进行试验:?90°、60°、30°、0°试件的长度一般在2m左右。讲钻柱的纵弯(屈曲)?定向井钻柱屈曲问题的试验研究?斜直井眼、水平井眼钻柱稳定性的实验:失稳过程?这是一张典型的实验过程图。纵轴式轴向压力,横轴是轴向位移。?各试件的变形情况及失稳过程,都基本上遵循相同规律:?非失稳状态(OA段曲线)?初始失稳及向螺旋失稳状态过渡段(AB段曲线)?螺旋失稳状态(BC段曲线).?以A点压力为临界屈曲压力;-1-8pipe:(OD/ID) 10/8well:(ID) 30 F(N)x(mm)讲钻柱的纵弯(屈曲)?定向井钻柱屈曲问题的试验研究?斜直井眼、水平井眼钻柱稳定性的实验失稳过程描述:?OA段:这是试件的弹性压缩段。试件始终保持直线状态。应力增大很快,位移变化很小;?AB段:?从A点开始,试件中部沿井壁侧向移动,使整个钻柱成为“弓形”,近似看作是正弦曲线。?接着,“弓背”沿井壁向上爬,使弓背与端部之间部分,离开井壁;?当“弓背”爬到井眼截面的接近最高点时(曲线的B点),在弓背与端部之间突然出现第二个或第二三个接触点,同时试件轴线变成空间扭曲曲线;不再是平面曲线;但与井壁只是点接触;-1-8pipe:(OD/ID) 10/8well:(ID) 30 F(N)x(mm)?BC段:?从B点开始,试件轴线的变形曲线不断变化:接触点越来越多;点接触向线接触发展,最后变成完全线接触,变成完全的螺旋形;?螺旋的螺距再缩短,螺旋圈数在增加;钻柱的纵弯(屈曲)?定向井钻柱屈曲问题的试验研究讲钻柱的纵弯(屈曲)?定向井钻柱屈曲问题的试验研究?斜直井眼、-mmm?屈曲失稳过程分析:?分为六个阶段OA,AB,BC,CD,DE和EO,其中:为加载过程,为卸载过程。?屈曲过程使一个发展过程。?AB段是一个从临界正弦屈曲向临界螺旋屈曲的发展;?BC段是一个从临界螺旋屈曲向完全螺旋屈曲的发展?A点:正弦屈曲临界点;?B点:螺旋屈曲临界点;?C点:螺旋屈曲的完成点;OCCO扭矩为零,井斜角45°,10×(屈曲)?定向井钻柱屈曲问题的试验研究?斜直井眼、水平井眼钻柱稳定性的实验?屈曲临界载荷的影响因素:试件尺寸施加扭矩不同井斜角下的屈曲临界载荷30°45°60°90°10× N- N-× N- N-× N- N-(屈曲)?定向井钻柱屈曲问题的试验研究?斜直井眼、水平井眼钻柱稳定性的实验?摩阻力和转动对屈曲临界载荷的影响:井斜角及试验过程转动状态静止状态15°°°(屈曲)?定向井钻柱屈曲问题的试验研究?斜直井眼、水平井眼钻柱稳定性的实验? = =00 rpmNmm钻柱的纵弯(屈曲)?定向井钻柱屈曲问题的试验研究?斜直井眼、水平井眼钻柱稳定性的实验?旋转钻柱与静态钻柱屈曲临界压力的比较井斜角(deg)转动状态静止状态