| 摘要 | 第4-5页 |
| ABSTRACT | 第5页 |
| 创新点摘要 | 第6-9页 |
| 第一章 绪论 | 第9-18页 |
| 1.1 课题研究背景及意义 | 第9-11页 |
| 1.1.1 课题来源 | 第9页 |
| 1.1.2 课题的研究背景及意义 | 第9-11页 |
| 1.2 水平井技术概述 | 第11-12页 |
| 1.2.1 水平井技术 | 第11-12页 |
| 1.2.2 水平井钻柱 | 第12页 |
| 1.3 钻柱动力学研究现状 | 第12-17页 |
| 1.3.1 钻柱模拟装置研究 | 第12-13页 |
| 1.3.2 钻柱纵向振动研究 | 第13页 |
| 1.3.3 钻柱弯曲振动研究 | 第13页 |
| 1.3.4 钻柱扭转振动研究 | 第13-14页 |
| 1.3.5 钻柱耦合振动研究 | 第14-15页 |
| 1.3.6 井底岩层和钻井液对钻柱振动影响的研究 | 第15-16页 |
| 1.3.7 定向井和水平井钻柱动力学研究 | 第16-17页 |
| 1.4 课题的研究内容及研究方法 | 第17页 |
| 1.4.1 水平钻柱非线性动力学研究 | 第17页 |
| 1.4.2 研制一套管内水平旋转梁试验装置 | 第17页 |
| 1.5 本章小结 | 第17-18页 |
| 第二章 非线性动力学建模 | 第18-35页 |
| 2.1 物理模型分析 | 第18-27页 |
| 2.1.1 钻柱系统描述 | 第18页 |
| 2.1.2 钻柱系统的几何分析 | 第18-22页 |
| 2.1.3 钻柱和井眼的摩擦冲击模型 | 第22-23页 |
| 2.1.4 钻头岩石相互作用模型 | 第23-24页 |
| 2.1.5 钻柱系统动能分析 | 第24页 |
| 2.1.6 钻柱系统应变能分析 | 第24-26页 |
| 2.1.7 钻柱系统能量损耗分析 | 第26页 |
| 2.1.8 钻柱系统外力做功分析 | 第26-27页 |
| 2.2 建立数学模型 | 第27-34页 |
| 2.2.1 非线性动力学模型 | 第27-33页 |
| 2.2.1.1 动能的变分方程推导 | 第29-30页 |
| 2.2.1.2 应变能的变分方程推导 | 第30-31页 |
| 2.2.1.3 外力做功的变分方程推导 | 第31-32页 |
| 2.2.1.4 能量损耗的变分方程推导 | 第32页 |
| 2.2.1.5 水平井钻柱非线性动力学虚功方程 | 第32-33页 |
| 2.2.2 初始条件 | 第33页 |
| 2.2.3 线性动力学模型 | 第33-34页 |
| 2.3 本章小结 | 第34-35页 |
| 第三章 水平井钻柱动力学模型分析 | 第35-49页 |
| 3.1 模态分析 | 第35-36页 |
| 3.2 非线性动力学模型分析的有限元法 | 第36-41页 |
| 3.2.1 有限元分析方法 | 第36-38页 |
| 3.2.2 有限元模型简化 | 第38-39页 |
| 3.2.3 离散非线性动力学求解 | 第39-40页 |
| 3.2.4 引入边界条件 | 第40-41页 |
| 3.3 基于Workbench的非线性动力学分析步骤及结果 | 第41-48页 |
| 3.3.1 分析前处理 | 第41-43页 |
| 3.3.2 仿真结果分析 | 第43-48页 |
| 3.4 本章小结 | 第48-49页 |
| 第四章 试验装置研制及模拟方案 | 第49-64页 |
| 4.1 相似准则推导 | 第49-51页 |
| 4.1.1 确定钻柱的基本微分方程 | 第49页 |
| 4.1.2 由微分方程推导钻柱相似准则 | 第49-51页 |
| 4.2 确定试验装置参数 | 第51-53页 |
| 4.2.1 模型与原型几何相似 | 第51-52页 |
| 4.2.2 模型与原型物理学相似 | 第52页 |
| 4.2.3 应用相似准则确定试验参数 | 第52-53页 |
| 4.3 试验装置结构 | 第53-63页 |
| 4.3.1 钻压系统 | 第53-54页 |
| 4.3.2 旋转系统 | 第54-55页 |
| 4.3.3 井液循环及密封系统 | 第55-57页 |
| 4.3.4 杆柱系统 | 第57-58页 |
| 4.3.5 井下模拟系统 | 第58-59页 |
| 4.3.6 检测系统及LABVIEW可视化采集程序 | 第59-62页 |
| 4.3.7 试验装置控制箱 | 第62-63页 |
| 4.4 本章小结 | 第63-64页 |
| 第五章 水平井钻柱动力学试验与分析 | 第64-76页 |
| 5.1 试验装置 | 第64页 |
| 5.2 水平井钻柱动力学试验 | 第64-73页 |
| 5.2.1 不同测点下的钻柱振动测量试验 | 第65-67页 |
| 5.2.2 转速对钻柱动力学状态的影响 | 第67-70页 |
| 5.2.3 钻压对钻柱动力学状态的影响 | 第70-73页 |
| 5.3 数值仿真结果验证 | 第73-75页 |
| 5.4 本章小结 | 第75-76页 |
| 结论 | 第76-77页 |
| 参考文献 | 第77-81页 |
| 发表文章目录 | 第81-82页 |
| 致谢 | 第82-83页 |