懸鏈線大位移井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、大位移井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)大位移井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)（懸鏈線曲線）（懸鏈線曲線）韓志勇韓志勇20032003年元月年元月2727日日懸鏈線軌道設(shè)計(jì)模型懸鏈線軌道設(shè)計(jì)模型韓志勇2003.02.03懸鏈線軌道設(shè)計(jì)模型懸鏈線軌道設(shè)計(jì)模型 目標(biāo)點(diǎn)目標(biāo)點(diǎn)t的垂深的垂深Dt和位移和位移St； 過(guò)渡段的造斜率過(guò)渡段的造斜率Kg或造斜半徑或造斜半徑Rg；過(guò)渡段的；過(guò)渡段的造斜角造斜角a ( 通?？蛇x通?？蛇xa =8100) ； 懸連線井段始點(diǎn)曲率懸連線井段始點(diǎn)曲率Ka； 限定穩(wěn)斜角限定穩(wěn)斜角b的范圍：的范圍： 限定垂直井段長(zhǎng)度限定垂直井段長(zhǎng)度Dk150m；ftgb11設(shè)計(jì)給定參數(shù)：設(shè)計(jì)給定參數(shù)：懸鏈線軌道設(shè)計(jì)模型懸鏈線軌

2、道設(shè)計(jì)模型懸鏈線軌道設(shè)計(jì)模型懸鏈線軌道設(shè)計(jì)模型babaXaaDsin1sin11sin11sin122lnabXtgtgaSbaXtgtgL11873385.1718sin12bbaK873385.1718sin12aaaK (/30m) (/30m) (1)(2)(3)(4)(5) 軌道設(shè)計(jì)計(jì)算公式軌道設(shè)計(jì)計(jì)算公式懸鏈線軌道設(shè)計(jì)模型懸鏈線軌道設(shè)計(jì)模型bagabtwRtgtgaSLsincos1 (22ln)baagbwtkaRLDDsin1sin1sincoswbaagktbLaRDDsin1sin1sincos(6)(7)(8) 軌道設(shè)計(jì)計(jì)算公式軌道設(shè)計(jì)計(jì)算公式懸鏈線軌道設(shè)計(jì)模型懸鏈線軌道

3、設(shè)計(jì)模型 根據(jù)給定的根據(jù)給定的a和和Ka ，可利用，可利用(1)式求得懸式求得懸鏈線常數(shù)鏈線常數(shù)a 。 兩種設(shè)計(jì)思路：兩種設(shè)計(jì)思路： 給定給定Dk ：則可根據(jù)：則可根據(jù)(6)(7)二式聯(lián)立計(jì)算出二式聯(lián)立計(jì)算出Lw 、b 和和Kb；給定給定b：則可求得：則可求得Kb，并根據(jù)，并根據(jù)(6)(8)式計(jì)算出式計(jì)算出Lw和和Dk；設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)方法：懸鏈線軌道設(shè)計(jì)模型懸鏈線軌道設(shè)計(jì)模型n分點(diǎn)計(jì)算：分點(diǎn)計(jì)算：(給定給定LM進(jìn)行計(jì)算進(jìn)行計(jì)算) aLtgtgMaM11MaMaDsin1sin122lnaMMtgtgaS873385.1718sin12MMaK(12)(11)(10)(9)起下鉆工況的計(jì)算起下鉆

4、工況的計(jì)算韓志勇2003.02.03起下鉆工況的計(jì)算起下鉆工況的計(jì)算tbbwwbTfqLT)sin(coswniiiwLLqq1n：起鉆時(shí)取：起鉆時(shí)取“+”；下鉆時(shí)取；下鉆時(shí)取“-”。nTt：拉力為正；壓力為負(fù)。：拉力為正；壓力為負(fù)。bwwwfqLFsin(13)(14)穩(wěn)斜段有關(guān)計(jì)算穩(wěn)斜段有關(guān)計(jì)算起下鉆工況的計(jì)算起下鉆工況的計(jì)算n懸鏈線段的計(jì)算懸鏈線段的計(jì)算起下鉆工況的計(jì)算起下鉆工況的計(jì)算n懸鏈線段的計(jì)算懸鏈線段的計(jì)算懸連線井段內(nèi)鉆柱接觸狀況的判別：懸連線井段內(nèi)鉆柱接觸狀況的判別：根據(jù)懸連線井段下端的軸向力根據(jù)懸連線井段下端的軸向力Tb和懸和懸鏈段內(nèi)鉆柱線重鏈段內(nèi)鉆柱線重qx、懸鏈線常數(shù)、懸

5、鏈線常數(shù)a，即可判斷鉆柱與井壁的接觸狀況：即可判斷鉆柱與井壁的接觸狀況：1.當(dāng)當(dāng) 時(shí)，鉆柱與井壁時(shí)，鉆柱與井壁下側(cè)接觸；下側(cè)接觸；2.當(dāng)當(dāng) 時(shí)，鉆柱與井壁時(shí)，鉆柱與井壁上側(cè)接觸；上側(cè)接觸；3.當(dāng)當(dāng) 時(shí)，鉆柱完全懸時(shí)，鉆柱完全懸空，不與井壁接觸；空，不與井壁接觸；接觸狀況不相同，計(jì)算公式就不同。接觸狀況不相同，計(jì)算公式就不同。aqTxbbsinaqTxbbsinaqTxbbsin起下鉆工況的計(jì)算起下鉆工況的計(jì)算n懸鏈線段的計(jì)算：懸鏈線段的計(jì)算：起鉆起鉆計(jì)算公式：計(jì)算公式：(15)(16)(sinsinabfbxbaxaeaqTaqT當(dāng)鉆柱與井壁下側(cè)接觸時(shí)，當(dāng)鉆柱與井壁下側(cè)接觸時(shí)，)(1sinab

6、fbbxxeTaqF起下鉆工況的計(jì)算起下鉆工況的計(jì)算n懸鏈線段的計(jì)算：懸鏈線段的計(jì)算：起鉆起鉆計(jì)算公式：計(jì)算公式：(17)(18)(sinsinabfbxbaxaeaqTaqT當(dāng)鉆柱與井壁上側(cè)接觸時(shí)，當(dāng)鉆柱與井壁上側(cè)接觸時(shí)，)(1sinabfbbxxeTaqF起下鉆工況的計(jì)算起下鉆工況的計(jì)算n懸鏈線段的計(jì)算：懸鏈線段的計(jì)算：下鉆下鉆計(jì)算公式：計(jì)算公式：(19)(20)(sinsinabfbxbaxaeaqTaqT當(dāng)鉆柱與井壁上側(cè)接觸時(shí)，當(dāng)鉆柱與井壁上側(cè)接觸時(shí)，)(1sinabfbbxxeTaqF起下鉆工況的計(jì)算起下鉆工況的計(jì)算n懸鏈線段的計(jì)算：懸鏈線段的計(jì)算：下鉆下鉆計(jì)算公式：計(jì)算公式：(21

7、)(22)(sinsinabfbxbaxaeaqTaqT當(dāng)鉆柱與井壁下側(cè)接觸時(shí)，當(dāng)鉆柱與井壁下側(cè)接觸時(shí)，)(1sinabfbbxxeTaqF起下鉆工況的計(jì)算起下鉆工況的計(jì)算n懸鏈線段的計(jì)算：懸鏈線段的計(jì)算：無(wú)論起鉆還是下鉆，當(dāng)鉆柱與井壁不接觸時(shí)，全段摩阻力等無(wú)論起鉆還是下鉆，當(dāng)鉆柱與井壁不接觸時(shí)，全段摩阻力等于零，都可用下面的計(jì)算公式：于零，都可用下面的計(jì)算公式：(23)(24)ixiaqTsin0 xFaxaaqTsin此時(shí)整個(gè)懸鏈線井段內(nèi)，任意點(diǎn)處的軸向力，都可用下式此時(shí)整個(gè)懸鏈線井段內(nèi)，任意點(diǎn)處的軸向力，都可用下式計(jì)算：計(jì)算：起下鉆工況的計(jì)算起下鉆工況的計(jì)算n懸鏈線段的公式匯總：懸鏈線段

8、的公式匯總：)(sinsinabfbxbaxaeaqTaqT)(1sinabfbbxxeTaqF起鉆工況下起鉆工況下f的正負(fù)號(hào)的正負(fù)號(hào)下鉆工況下下鉆工況下f的正負(fù)號(hào)的正負(fù)號(hào)+aqTxbbsinaqTxbbsinaqTxbbsinaqTxbbsin只要注意公式中只要注意公式中f的正負(fù)號(hào)。這一的正負(fù)號(hào)。這一套公式可以適用套公式可以適用各種情況。各種情況。(15)(16)起下鉆工況的計(jì)算起下鉆工況的計(jì)算n過(guò)渡段有關(guān)計(jì)算過(guò)渡段有關(guān)計(jì)算:n起鉆和下鉆過(guò)程中，鉆柱與井起鉆和下鉆過(guò)程中，鉆柱與井壁的接觸，都由三種可能：壁的接觸，都由三種可能： 與下井壁接觸；與下井壁接觸； 與上井壁接觸；與上井壁接觸； 下段

9、與下井壁接觸，上段與上井下段與下井壁接觸，上段與上井壁接觸，中間又一個(gè)壁接觸，中間又一個(gè)c點(diǎn)不接觸；點(diǎn)不接觸；n不同工況，不同接觸狀況，摩不同工況，不同接觸狀況，摩阻摩扭計(jì)算公式就不同。阻摩扭計(jì)算公式就不同。n一套巧妙的公式可以適應(yīng)各種一套巧妙的公式可以適應(yīng)各種工況和各種接觸狀況。只是要工況和各種接觸狀況。只是要特別注意正確選取特別注意正確選取f的正負(fù)號(hào)。的正負(fù)號(hào)。圓弧過(guò)渡井段圓弧過(guò)渡井段起鉆工況起鉆工況下鉆工況下鉆工況f 的正負(fù)號(hào)的正負(fù)號(hào)起下鉆工況的計(jì)算起下鉆工況的計(jì)算212fG式中：式中：sinsin11DGPQxc)(cafxeQ21ffD2211ffA212ffBggaaRqTt aa

10、aBAtPcossinn過(guò)渡段有關(guān)計(jì)算過(guò)渡段有關(guān)計(jì)算: (先計(jì)算先計(jì)算c)coscos()sinsin(akxkaxggQBQARqS)(kafxeQxaggaxQSRqTsinagxasRqTsin1. 由由二式計(jì)算出二式計(jì)算出S，代入，代入二二式，計(jì)算出式，計(jì)算出Tbs和和Tbx；2. 判別判別c計(jì)算公式：計(jì)算公式：當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，axaTT kcasaTT ac當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 應(yīng)根據(jù)應(yīng)根據(jù)二式聯(lián)立求解。二式聯(lián)立求解。asaaxTTTc起下鉆工況的計(jì)算起下鉆工況的計(jì)算式中：式中：2211ffA212ffBggkkRqtT )(kcfseQ)sin(sinkaggakgRqTTF

11、)cossin()cossin)1(kkccskBABAQt 的計(jì)算，見(jiàn)前頁(yè)。的計(jì)算，見(jiàn)前頁(yè)。cn過(guò)渡段有關(guān)計(jì)算過(guò)渡段有關(guān)計(jì)算: n再根據(jù)再根據(jù)c計(jì)算計(jì)算Fg和和Tk:(25)(26)起下鉆工況的計(jì)算起下鉆工況的計(jì)算n井口的井口的Fo和和To的計(jì)算：的計(jì)算：(27)(28)全井起下鉆摩阻力計(jì)算公式：全井起下鉆摩阻力計(jì)算公式：wXgoFFFF全井起下鉆井口負(fù)荷計(jì)算公式：全井起下鉆井口負(fù)荷計(jì)算公式：zkkoqDTT鉆進(jìn)工況的計(jì)算鉆進(jìn)工況的計(jì)算韓志勇2003.02.03鉆進(jìn)工況的計(jì)算鉆進(jìn)工況的計(jì)算tbwwbTqLTcoswniiiwLLqq1nTt：拉力為正；壓力為負(fù)。：拉力為正；壓力為負(fù)。bwwowfqLdMsin21(29)(30)穩(wěn)斜段有關(guān)計(jì)算穩(wěn)斜段有關(guān)計(jì)算鉆進(jìn)工況的計(jì)算鉆進(jìn)工況的計(jì)算n懸鏈線井段懸鏈線井段Ta和和Mx的計(jì)算：的計(jì)算：baxbaaqTTsin1sin1)(sin21abbxboxaqTfdM(32)(31)鉆進(jìn)工況的計(jì)算鉆進(jìn)工況的計(jì)算)(sin21singgaacRqT)sin)(2(21)coscoscos2(aggaakcakcogggRqTfdRqM)cos(cosakggakRqTTn過(guò)渡段有關(guān)計(jì)算過(guò)渡段有關(guān)計(jì)算:當(dāng) 時(shí)，當(dāng) 時(shí)，)sinsin2(akggaRqTaggaR