【技术实现步骤摘要】
振荡器作用下套管的振动分析描述方法
本专利技术属于钻井
，涉及分析描述振荡器作用下套管的振动方法。
技术介绍
在钻井完井过程中，灌注水泥固实套管的质量将直接影响着完井后套管的工作质量。若固井水泥分布不均匀不密实，就会造成套管受力不均匀而易于发生破损。因此，灌注水泥如何达到均匀密实的效果，一直是完井工作者关心的问题。为此，人们设计了不同的振荡器下入套管中，以图通过振荡器的摆动冲击套管激起套管振动进而促使套管外水泥波动，达到固井水泥分布均匀密实效果。但对此缺乏理论分析验证支撑，资料少见。本文试图通过对振荡器在直井套管中的运动和对套管的作用主要行为，进行模拟分析，探索分析振荡器对套管水泥固实效果的评估方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供振荡器作用下套管的振动分析描述方法，本专利技术的有益效果是能够精确描述振荡器作用下套管的振动。本专利技术所采用的技术方案是视套管为两端固支的无限长梁，水泥浆对套管的运动主要起着耗能粘性阻尼作用，设单位面积粘性阻尼系数为ci，以振荡器对套管的碰撞点为中心，取套管长为L>>套管内径D1，密度为ρ1，外直...
【技术保护点】
1.振荡器作用下套管的振动分析描述方法，其特征在于：视套管为两端固支的无限长梁，水泥浆对套管的运动主要起着耗能粘性阻尼作用，设水泥浆单位面积粘性阻尼系数为ci，以振荡器对套管的碰撞点为中心，取套管长为L>>套管内径D1，密度为ρ1，外直径为D2，杨氏弹性模量位E，则抗弯刚度为
【技术特征摘要】
1.振荡器作用下套管的振动分析描述方法，其特征在于：视套管为两端固支的无限长梁，水泥浆对套管的运动主要起着耗能粘性阻尼作用，设水泥浆单位面积粘性阻尼系数为ci，以振荡器对套管的碰撞点为中心，取套管长为L>>套管内径D1，密度为ρ1，外直径为D2，杨氏弹性模量位E，则抗弯刚度为泥浆密度为γ，在振荡器的横向撞击作用下，套管将产生横向振动，包括套管横向振动微分方程、套管所受的横向载荷及其响应，其中套管所受的横向载荷及其响应包括水泥浆阻尼力及其作用下的套管横向振动、振荡器的横向撞击冲量及其与水泥浆阻尼力作用下的套管横向振动。2.按照权利要求1所述振荡器作用下套管的振动分析描述方法，其特征在于：所述套管横向振动微分方程如下：现取套管微段dz，受力包括外力引起的套管横截面上的剪力Q、弯矩M，分布横向外力q包括水泥浆阻尼力与振荡器的横向撞击力，与横向位移挠度x之间存在如下关系考虑套管中的泥浆在套管横向振动种主要起着产生惯性力和阻尼力的作用，根据第二牛顿定律，有微分方程考虑式(1)并令代入c为泥浆单位面积粘性阻尼系数，套管横向振动微分方程改为3.按照权利要求1所述振荡器作用下套管的振动分析描述方法，其特征在于：所述套管所受的横向载荷及其响应如下：1水泥浆阻尼力及其作用下的套管横向振动；将水泥浆阻尼对套管横向振动所起的作用视为粘性阻尼时，考虑套管横向振动时各横截面近似刚体横向移动，水泥浆阻尼力可以视套管纵向投影面为平均阻尼力作用面，则阻尼力线分布集度方程(3)中的q中叠加上分布外载f，有这是一个齐次偏微分方程，根据分离变量法，取解为x(z,t)＝X(z)T(t)(5)代入方程(4)并分离变量有方程(6)左边为t的函数，右边为z的函数，方程成立的唯一条件是两边共等于一常数，设该常数为则方程(6)可化为两个常微分方程方程(7)第一式整理为在小阻尼情况下，ξt＜1，应有式中，Tt、δt为初始条件决定的积分常数，ξt为套管系统的阻尼比，有pt、分别为套管系统的固有频率和衰减固有频率；方程(7)第二式整理为X(4)-k4X＝0式中，通解为X(z)＝A1sinkz+A2coskz+A3shkz+A4chkz(10)式中，Ai(i＝1,2,3,4)为边界条件决定的积分常数，套管的边界条件可记为X(0)＝X(L)＝0,X′(0)＝X′(L)＝0代入式(10)整理可得A2＝-A4,A1＝-A3,(chkL–coskL)A4+(shkL-sinkL)A3＝0,(shkL+sinkL)A4+(chkL–coskL)A3＝0(11)后两式为关于A3、A4的线性其次代数方程组，解须非零，条件为其系数行列式为零求解并整理后可得chkLcoskL＝1这个特征方程为超越方程，数值求解得较低的前几个特征值k1L＝4.73,k2L＝7.853,k3L＝10.996,k4L＝14.137,k5L＝17.279对于i≥2时，各阶特征值可足够准确地取为kiL≈(i+0.5...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘延强，于桂杰，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37
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