深海天然气水合物钻探取心钻柱振动模态分析

【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。 【作者单位】： 中国石油大学(华东)机电工程学院;中国石化胜利石油管理局钻井工艺研究院;
【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
【基金】：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)
【分类号】：TE244
【正文快照】： 天然气水合物的勘探开发已被许多国家提升为“国家能源战略”[1]。与此同时,天然气水合物取心系统的研制工作也被提上了议事日程。中国石化胜利石油管理局钻井工艺研究院许俊良等[2-3]研制的绳索式钻探取心系统能够实现深海极端环境下天然气水合物的保温保压取样。该取心系统

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