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深海天然气水合物钻探取心钻柱振动模态分析
引用本文:赵宗彬,仇性启,许俊良.深海天然气水合物钻探取心钻柱振动模态分析[J].天然气工业,2011,31(1):73-76.
作者姓名:赵宗彬  仇性启  许俊良
作者单位:1.中国石油大学(华东) 机电工程学院;2.中国石化胜利石油管理局钻井工艺研究院
基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)课题“天然气水合物钻探取心关键技术”(编号:2006AA09A207)
摘    要:作为深海天然气水合物钻探取心系统必不可少的关键部件,钻柱在深海复杂环境钻探取心过程中承受着非常复杂的外力,不可避免地会产生横向振动、纵向振动、扭转振动及其耦合振动。钻柱的共振会引起钻柱本身甚至整个钻探取心系统的严重失效,进而导致无法成功获取深海天然气水合物岩心。为此,根据国内外相关振动理论的研究成果,结合深海天然气水合物钻探取心的特点,利用ANSYS有限元方法对钻柱转动过程中的横向振动、纵向振动及扭转振动进行了模态分析,确定出钻柱的固有频率和临界转速,为避免钻柱的共振提供了理论依据,同时还得出以下结论:①当外力的激振频率和钻柱的固有频率相同时,钻柱内的交变应力和振幅相当大,此时会引起钻柱的共振,整个钻柱的振动加强;②横向振动引起共振的可能性比较小,纵向振动和扭转振动引起共振的可能性较大。

关 键 词:深海  天然气水合物  钻探取心  钻柱振动  模态分析  固有频率  临界转速  共振

Finite element analysis of modal vibrations of drill strings in deep-sea natural gas hydrate coring/drilling
Zhao Zongbin , Qiu Xingqi , Xu Junliang.Finite element analysis of modal vibrations of drill strings in deep-sea natural gas hydrate coring/drilling[J].Natural Gas Industry,2011,31(1):73-76.
Authors:Zhao Zongbin  Qiu Xingqi  Xu Junliang
Affiliation:1.School of Mechanical and Electrical Engineering, China University of Petroleum, Dongying, Shandong 257061, China; 2.Drilling Technology Research Institute, Sinopec Shengli Branch, Qingdao, Shandong 250000, China
Abstract:As an essential part in the equipment of deep-sea natural gas hydrate coring/drilling,drill strings have to bear such complicated external forces under deep sea environment that horizontal,vertical,torsional,and coupled axial vibrations occur inevitably.In addition,the resonate vibration of drill strings will lead to serious failures of drill strings or even of the whole coring/drilling system.In view of this,based on the research results of vibration theory at home and abroad,ANSYS finite element models,in...
Keywords:deep sea  natural gas hydrate  coring  drilling  vibrations of drill strings  modality analysis  inherent frequency  critical rotation speed  resonate vibration  
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