[发明专利]连续抽油杆螺旋屈曲最小临界载荷的确定方法

摘要

纤维增强复合材料连续抽油杆螺旋屈曲最小临界载荷的确定方法，属于石油钻采工程技术领域，涉及抽油杆螺旋屈曲最小临界载荷的确定方法。为了解决现有的螺旋屈曲临界载荷的确定方法确定临界载荷值偏大的问题。本发明将载荷函数加载到连续抽油杆非线性瞬态动力学方程中，设置连续抽油杆的计算时间并进行有限元计算；通过减小阻尼比ξ并进行有限元计算，直到连续抽油杆各位置处的挠度在计算时间范围内保持不变为止；然后增大井底无量纲压力，重新设置悬挂拉力函数并进行有限元计算，直至连续抽油杆的挠曲线已形成螺旋，对应的井底压力为连续抽油杆正弦屈曲向螺旋屈曲转变的最小临界载荷。本发明适用于连续抽油杆螺旋屈曲最小临界载荷的确定。

主权项

1.纤维增强复合材料连续抽油杆螺旋屈曲最小临界载荷的确定方法，其特征在于，采用有限元动力学分析方法确定纤维增强复合材料连续抽油杆螺旋屈曲最小临界载荷，包括以下步骤：步骤一、设置连续抽油杆井底无量纲压力ηC的初值和阻尼比ξ的初值；步骤二、设置连续抽油杆上端的悬挂拉力函数FH(t)，连续抽油杆重力函数Fg(t)，连续抽油杆中部的横向扰动力函数Fp(t)和井底扰动力偶矩函数Mp(t)；步骤三、根据连续抽油杆非线性瞬态动力学方程将步骤二的F_H(t)、F_g(t)、F_p(t)和M_p(t)加载给外载荷F(t)；设置连续抽油杆n个固有周期的计算时间，进行有限元计算；其中，M为质量矩阵；ω为模态阻尼比；u为各时刻对应的位移，为u的导数，即连续抽油杆各时刻的速度；为的导数，即连续抽油杆各时刻的加速度；步骤四、计算结束后，判断连续抽油杆各位置处的挠度在计算时间范围内是否保持不变；如果挠度随时间变化，表明挠度在计算时间范围内不稳定，减小阻尼比ξ，返回步骤三重新进行载荷函数加载并进行有限元计算，直到连续抽油杆各位置处的挠度在计算时间范围内保持不变为止；步骤五、判断连续抽油杆的挠曲线是否已形成螺旋；如果没有形成螺旋，将井底无量纲压力ηC数值增大0.01，返回步骤二重新设置悬挂拉力函数FH(t)，按照步骤三重新进行有限元计算，按照步骤四重新判断挠度在计算时间范围内是否保持不变；如果连续抽油杆的挠曲线已形成螺旋，结束计算；对应的井底压力即为连续抽油杆正弦屈曲向螺旋屈曲转变的最小临界载荷；EI是抗弯刚度；q是连续抽油杆的均布载荷。