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內(nèi)容簡介

　　構(gòu)建了包括鉆井系統(tǒng)動力學(xué)建模、鉆頭及鉆柱動靜態(tài)特性分析、鉆柱與井壁接觸問題、井眼軌跡預(yù)測與控制問題等內(nèi)容的鉆井系統(tǒng)動力學(xué)行為理論體系；分別建立了基于鉆柱、BHA、鉆頭、井底巖石、井壁等相互作用下的鉆井系統(tǒng)動力學(xué)模型、鉆頭在鉆井過程中的位移模型和井眼軌跡預(yù)測模型等，并根據(jù)所建多重數(shù)學(xué)模型，開展了確定性與隨機性、連續(xù)變量與離散變量耦合作用的大型非線性系統(tǒng)的數(shù)值求解方法研究；結(jié)合工程的應(yīng)用闡述了與鉆井系統(tǒng)密切相關(guān)的優(yōu)化設(shè)計理論和防斜控制技術(shù)，以及自行研發(fā)的仿真分析軟件?！躲@井系統(tǒng)動力學(xué)仿真研究及應(yīng)用》可作為石油高等院校研究生教材，也可作為石油工程、機械設(shè)計、應(yīng)用力學(xué)和計算機科學(xué)等專業(yè)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員的參考資料。

作者簡介

　　劉清友，男，l965年10月出生于重慶開縣。1986年畢業(yè)于西南石油大學(xué)礦機專業(yè)，隨后留校任教。1991年獲得重慶大學(xué)機械工程碩士學(xué)位，1997年獲得西南石油大學(xué)博士學(xué)位，1999年完成了在重慶大學(xué)機械傳動國家重點實驗室的博士后研究工作?，F(xiàn)擔(dān)任西南石油大學(xué)研究生部主任，為西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室固定研究人員、學(xué)術(shù)骨干，教授．博士生導(dǎo)師。先后主持了國家863、國家支持計劃、國家自然科學(xué)基金、教育部、三大石油公司和四川省等各類基金項目26項．其他各類研究項目30余項；已獲得省部級科技進步一等獎2項、二等獎2項，三等獎3項：獲得國家專利22項；開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專用仿真軟件6套：發(fā)表論文l40余篇，其中被三大檢索機構(gòu)收錄53篇：參加國際學(xué)術(shù)會議8次，大會特邀報告3次：撰寫專著3部，先后獲得“新世紀百千萬人才工程”國家級人選、“國務(wù)院政府津貼專家”、“四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人”、”四川省科技創(chuàng)新優(yōu)秀人才獎”、“四川省有突出貢獻的優(yōu)秀專家”、“孫越崎科技教育基金第十一屆能源科學(xué)技術(shù)獎青年科技獎”、四川省第六屆“高校十佳青年教師”、“四川省青年科技獎”等榮譽稱號。孟慶華，女，1975年11月出生于黑龍江省，博士。2004年獲得哈爾濱師范大學(xué)理學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位，2007年獲得東北林業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院工學(xué)博士學(xué)位。目前正在西南石油大學(xué)石油與天然氣工程科研流動站從事博士后研究工作．主要從事系統(tǒng)動態(tài)性能分析與數(shù)值模擬方面科研工作。參與科研課題7項．其中國家級科研課題3項，省部級科研課題4項。

圖書目錄

序
前言
第一章緒論
§1.1 鉆井系統(tǒng)概述
§1.2 鉆井系統(tǒng)動力學(xué)概述
參考文獻
第二章鉆柱幾何非線性動力學(xué)研究
§2.1 直井段鉆柱幾何非線性動力學(xué)分析
2.1.1 基本假設(shè)
2.1.2 鉆柱系統(tǒng)動力學(xué)的直線梁格式
2.1.3 直線梁位移函數(shù)
2.1.4 直線梁鉆柱單元剛度矩陣
2.1.5 直線梁鉆柱單元質(zhì)量矩陣
2.1.6 直線梁鉆柱單元阻尼矩陣
2.1.7 直線梁鉆柱單元組集整體矩陣
2.1.8 直線梁鉆柱的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
§2.2 曲井段鉆柱幾何非線性動力學(xué)分析
2.2.1 曲線梁位移函數(shù)
2.2.2 鉆柱系統(tǒng)動力學(xué)的曲線梁格式
2.2.3 曲線梁鉆柱單元剛度矩陣
2.2.4 曲線梁鉆柱單元質(zhì)量矩陣和阻尼矩陣
參考文獻
第三章鉆柱參考構(gòu)形及初始問題研究
§3.1 基于數(shù)學(xué)描述的鉆柱參考構(gòu)形分析
3.1.1 鉆柱參考構(gòu)形問題描述
3.1.2 鉆柱參考構(gòu)形軸線位置坐標(biāo)插值函數(shù)
3.1.3 鉆柱參考構(gòu)形軸線位置坐標(biāo)的導(dǎo)函數(shù)
3.1.4 鉆柱參考構(gòu)形軸線的曲率和撓率
§3.2 基于數(shù)學(xué)描述的鉆柱初始問題分析
3.2.1 初位移的計算
3.2.2 單?；兊挠嬎?br />3.2.3 單元內(nèi)初始內(nèi)力的等效節(jié)點力
參考文獻
第四章井眼內(nèi)鉆柱與井壁接觸非線性動力學(xué)研究
§4.1 鉆柱接觸碰撞非線性動力學(xué)分析
4.1.1 接觸碰撞非線性問題
4.1.2 鉆柱與井壁接觸碰撞定解條件
4.1.3 接觸非線性動力學(xué)有限元格式
§4.2 基于元胞自動機的鉆柱非線性動力學(xué)研究
4.2.1 元胞自動機基本理論
4.2.2 基于元胞自動機的鉆柱非線性動力學(xué)求解方法
4.2.3 元胞自動機計算實例
參考文獻
第五章基于鉆柱動力學(xué)氣體鉆井防斜技術(shù)研究
§5.1 氣體鉆井井斜機理分析
§5.2 氣體鉆井防斜技術(shù)
§5.3 氣體鉆井下部鉆具組合有限元分析
5.3.1 氣體鉆井中鉆柱動力學(xué)的有限元分析
5.3.2 氣體鉆井中下部鉆具組合動力學(xué)分析
§5.4 氣體鉆井鉆柱動力學(xué)特性仿真結(jié)果分析
參考文獻
第六章小井眼側(cè)鉆水平井鉆柱動力學(xué)分析
§6.1 鉆柱摩阻模型建立
6.1.1 基本假設(shè)與坐標(biāo)系的建立
6.1.2 建立模型
6.1.3 旋轉(zhuǎn)鉆進狀態(tài)時的摩阻模型
6.1.4 復(fù)合運動摩阻系數(shù)的確定
6.1.5 黏滯力數(shù)學(xué)模型
§6.2 小井眼側(cè)鉆水平井鉆柱動力學(xué)分析
6.2.1 鉆柱系統(tǒng)動力學(xué)模型的建立
6.2.2 鉆柱的外載荷
6.2.3 結(jié)構(gòu)動力學(xué)非線性方程
6.2.4 鉆柱與井壁接觸的動力學(xué)模型
§6.3 動力學(xué)模型的邊界條件
6.3.l 上端邊界條件
6.3.2 下端邊界條件
§6.4 小井眼側(cè)鉆水平井動力學(xué)評價系統(tǒng)軟件
6.4.1 評價系統(tǒng)軟件設(shè)計
6.4.2 各個模塊功能說明
6.4.3 軟件運行環(huán)境
§6.5 小井眼側(cè)鉆水平井鉆柱仿真分析
6.5.l 小井眼側(cè)鉆水平井鉆柱靜力學(xué)仿真分析
6.5.2 小井眼側(cè)鉆水平井鉆柱動力學(xué)仿真分析
參考文獻
第七章基于多自由度牙輪鉆頭動力學(xué)的井眼軌跡研究
§7.1 巖石物理力學(xué)性能試驗研究
7.1.1 嘉陵江灰?guī)r的物性描述
7.1.2 巖石抗拉強度測定
7.1.3 巖石單軸抗壓強度試驗
7.1.4 巖石三軸強度試驗
7.1.5 巖石的硬度和塑性系數(shù)測定
7.1.6 巖石的可鉆性測定
7.1.7 嘉一灰?guī)r力學(xué)性能分析
§7.2 鉆頭破巖機理研究
7.2.1 分析破巖應(yīng)力的理論基礎(chǔ)
7.2.2 巖石在不同硬質(zhì)合金鑲齒壓人時的應(yīng)力分布
7.2.3 巖石在不同齒形壓人時破碎的基本特點
§7.3 牙輪鉆頭幾何模型
7.3.1 坐標(biāo)系的建立
7.3.2 牙輪上任一點的幾何學(xué)基本方程
7.3.3 牙輪結(jié)構(gòu)仿真模型
§7.4 九自由度牙輪鉆頭動力學(xué)模型
7.4.1 三牙輪鉆頭動力學(xué)模型
7.4.2 接觸齒受力模型
§7.5 井眼軌跡仿真模型
7.5.1 井底和井壁幾何模型描述
7.5.2 鉆頭動坐標(biāo)變換
7.5.3 鉆頭位移模型
§7.6 基于牙輪鉆頭動力學(xué)的井眼軌跡模擬
7.6.1 計算方法
7.6.2 仿真試驗與結(jié)果分析
參考文獻
第八章基于小波分析的井眼軌跡預(yù)測模型
第九章鉆井系統(tǒng)動力學(xué)及井眼軌跡模擬研究
附錄1 曲線梁形函數(shù)中非零元素表達式
附錄2 常用小波函數(shù)的主要性質(zhì)
附錄3 仿真數(shù)據(jù)