绳索取心钻杆丝扣结构力学仿真分析.pdf

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1、探矿工程(岩土钻掘工程)2014年第41卷第1期绳索取心钻杆丝扣结构力学仿真分析尹峰，张瑜，熊菊秋，熊亮。(1．湖北省罗田县建设工程质量监督站，湖北罗田438600；2．河南省广播电影电视局104台，河南郑州450053；3．河南省煤田地质局，河南郑州450051)摘要：以089mm绳索取心钻杆为分析研究对象，对其连接丝扣部分建立准三维模型，运用CAE有限元软件AN—SYS对其进行接触非线性力学分析，得出钻杆连接丝扣处等效应力及变形云图，结果显示最大等效应力出现的位置及变形状态与钻探现场钻杆常见断裂位置及形态完全一致，表明所采用的研究

2、手段和方法切实可行。关键词：CAE；钻杆；丝扣；结构力学；仿真；适用性评价中图分类号：P634．4文献标识码：A文章编号：1672—7428(2014)01—0066—04SimniafionAnalysisonStructuralMechanismoftheThreadforWire-lineDrillPipe／Y1NFeng．ZHANGYu。．XIONG一qiu，XIONGLiangs(1．ConstructionProjectQualitySupervisionStationofLuotianHubei，LuotianHubei

3、438600，China；2．HenanAdministrationofRadioFilmandTelevision，ZhengzhouHenan450053，China；3．CoalfieldGe—ologyBureauofHenanProvince，ZhengzhouHenan450051China)Abstract：Take089mmwire1inedrillpipeastheresearchobject，aquasithreedimensionalmodelofthethreadedconnec—tionpartisestab

4、lished，withtheanalysisonthecontactnonlinearmechanicsbyusingCAEfiniteelementsoftwareANSYS，theequivalentstressanddeformationnephogramatthethreadedconnectionofdrillpipeareobtained．Theresultsshowthatthemaximumequivalentstresspositionanddeformationstateisexactlyconsistentwit

5、hthecommonpositionandthestateofthedrillpipefractureinthedrillingfield，whichshowsthattheaboveresearchmeansandmethodspresentedinthispaperarefeasible．Keywords：CAE；drillpipe；thread；structuralmechanics；simulation；applicabilityevaluation0引言绳索取心是一种成熟而先进的岩心钻探技术，广泛应用于地质、有色、煤田、石油

6、等勘探领域，但目前从我国深部勘探应用情况来看，其优势的发挥受到了极大制约，主要表现为：钻杆连接部分薄弱，深孔应用时事故率较高、钻杆整体使用寿命较短、钻探总成本居高不下等。绳索取心钻杆采用丝扣连接，由于单根长度限图1发生断裂的钻杆管体图2事故钻杆接头制钻杆接头数量较多，随着钻孔延深，钻进时作为一对钻杆丝扣展开接触非线性力学分析。‘’，以便在根长细比较大的柔性杆体，钻杆将承受压、拉、扭、最短的时间，以最低的成本得到丝扣结构基础力学弯、振等交变应力，工况极其复杂。据有关资料统计数据，并对CAE技术应用于钻杆丝扣结构力学分析显示，深孔、中深孔

7、绳索取心钻探所有的钻杆断裂事的适用性作出评价。故中丝扣处发生损毁比例占到90％以上。实际生产中发生断裂事故的钻杆如图1、图21钻杆丝扣几何模型建立所示。1．1三维实体模型因此对绳索取心钻杆丝扣结构力学进行深入分使用SoildWorks2008来对实体进行三维建模，析十分必要。笔者以089mm绳索取心钻杆丝扣部然后在ANSYS11．0版提供的Workbench平台上对分为研究对象，运用有限元软件ANSYSAWE平台其进行力学仿真分析。收稿日期：2013—07—09；修回日期：2013—10—22作者简介：尹峰(1978一)，男(汉族)，

8、湖北黄冈人，湖北省罗田县建设工程质量监督站工程师，岩土工程专业，从事建设工程质量监督检验工作，湖北省罗田县，36．8du@126．corn；张瑜(1984一)，女(汉族)，河南许昌人，河南省广播电影电视局104台工程师，