斜直井内钻柱的非线性螺旋屈曲

基于最小位能原理,研究了斜直井内钻柱的非线性螺旋屈曲问题。利用圆柱面坐标系,使接触非线性问题简化成了纯几何非线性问题。对于上端周向自由,下端铰支的钻柱,用Rayleigh-Ritz法得到了有一定横向载荷作用时,确定螺旋屈曲临界载荷无量纲形式的非线性积分方程。应用符号运算软件Maple10,对具体的工程算例进行了求解。研究发现:该文的计算结果与已有的实验结果吻合,说明钻柱的螺旋屈曲问题是非线性问题,同时也证实了该文的非线性算法的有效性。该方法可用于求解斜直井内的钻柱屈曲问题。     

An Integral High-Order Sliding Mode Control Approach for Stick-Slip Suppression in Oil Drillstrings

Abstract

In this paper a novel sliding mode control law combined with a cascade control scheme is proposed for the suppression of stick-slip oscillations in oil drillstrings. It is assumed that the parameters of the system are uncertain and external disturbances are present. Numerical simulations on a generic simple model of stick-slip oscillations are provided to illustrate the control performance.     

井眼内钻柱屈曲分析时端部约束方程的合理性

针对斜直井内钻柱在自重和上部压力共同作用下的屈曲分析,用Ritz法研究了端部约束方程的合理性。钻柱上端周向自由,下端铰支。结果发现:不同的端部边界约束方程所对应的屈曲载荷明显不同。根据能量泛函取驻立值时所必须满足的自然边界条件、井眼内钻柱的实际工作状况以及已有的实验结果,给出了钻柱屈曲分析时较为合理的端部边界约束方程。