纵横弯曲法对钻具组合的三维分析 被引量：27

1

作者 白家祉 黄惠泽 刘玉石 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1989年第2期60-66,共7页

定向井的井身曲线在曲率上的变化是由于钻头在钻进时受到有侧向力作用的结果。“纵横弯曲法”把一个多稳定器的钻具组合当成为一个连续梁柱来分析。本文则将此法扩充应用于组合的三维分析而把一个较为复杂的三维问题分解为两个简单的二... 定向井的井身曲线在曲率上的变化是由于钻头在钻进时受到有侧向力作用的结果。“纵横弯曲法”把一个多稳定器的钻具组合当成为一个连续梁柱来分析。本文则将此法扩充应用于组合的三维分析而把一个较为复杂的三维问题分解为两个简单的二维问题以解出两个侧向力分量,其中一个要造成井斜角的变化,一个要造成方位角的变化。 展开更多

关键词 钻具组合 三维分析 纵横弯曲法

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用纵横弯曲法对弯接头——井下动力钻具组合的三维分析 被引量：22

2

作者 苏义脑 白家祉 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1991年第3期110-120,共11页

对弯接头-井下动力钻具组合进行三维分析,可确定钻头上的变井斜力和变方位力,以满足对定向井井眼轨道进行定量预测和控制的需要,本文用纵横弯曲法建立了弯接头——井下动力钻具组合的力学模型,提出了关于连续条件的一般命题和处理弯接... 对弯接头-井下动力钻具组合进行三维分析,可确定钻头上的变井斜力和变方位力,以满足对定向井井眼轨道进行定量预测和控制的需要,本文用纵横弯曲法建立了弯接头——井下动力钻具组合的力学模型,提出了关于连续条件的一般命题和处理弯接头弯角的两种等效方法,提出了等效钻铤假设并用力学实验方法确定动力钻具的等效抗弯刚度,推导了装置角为任意值时的计算弯角公式,建立了在三维井身条件下弯接头-井下动力钻具组合受力分析的普遍方程以及在一维、二维分析中的简化形式。这些结果可用来定量计算各种带有动力钻具的井底组合在各种井身条件下的钻头变井斜力和变方位力、钻头倾角、各点挠度、支点处内弯矩和转角值等。本文进一步分析了钻具结构参数、井身几何参数和工艺操作参数对钻头侧向力的影响,其中影响最大的是下部组合长度、弯角和装置角。现场验证证实了上述理论分析的正确性。 展开更多

关键词 纵横弯曲法 接头 钻具 定向井

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旋转导向钻具组合力学分析 被引量：26

3

作者 唐雪平 苏义脑 +2 位作者 葛云华 盛利民 李铁军 《力学与实践》 北大核心 2013年第1期55-59,共5页

旋转导向系统代表了当今定向钻井的先进水平,是井眼轨道控制技术的发展方向.为了解决旋转导向钻井轨道控制问题,进行了旋转导向钻具组合(rotary steering bottom hole assembly,RS-BHA)力学分析.应用纵横弯曲法建立了典型的柔性RS-BHA... 旋转导向系统代表了当今定向钻井的先进水平,是井眼轨道控制技术的发展方向.为了解决旋转导向钻井轨道控制问题,进行了旋转导向钻具组合(rotary steering bottom hole assembly,RS-BHA)力学分析.应用纵横弯曲法建立了典型的柔性RS-BHA三维力学分析模型,得到了钻头侧向力和导向参数间的相互关系,进而根据极限曲率法可预测旋转导向工具的造斜能力,并计算设计井眼轨道需要的导向参数.通过力学分析,可以优化RS-BHA,了解井眼轨道控制规律,为旋转导向工具设计和定向钻井自动控制提供理论依据. 展开更多

关键词 旋转导向系统 钻具组合 纵横弯曲法 造斜能力 导向参数

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非连续性旋转导向钻具组合的广义纵横弯曲法 被引量：17

4

作者 洪迪峰 唐雪平 +2 位作者 苏义脑 盛利民 窦修荣 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期543-550,共8页

旋转导向系统底部钻具组合的三维力学分析是导向工具设计和井眼轨道控制的基础。结合有限元单元划分思想和纵横弯曲法梁理论,提出了广义纵横弯曲法。将钻柱分解为若干单元,以节点处的弯矩、转角、挠度和到钻头的曲线长度作为广义坐标,... 旋转导向系统底部钻具组合的三维力学分析是导向工具设计和井眼轨道控制的基础。结合有限元单元划分思想和纵横弯曲法梁理论,提出了广义纵横弯曲法。将钻柱分解为若干单元,以节点处的弯矩、转角、挠度和到钻头的曲线长度作为广义坐标,以井眼轴线作为参考构型,采用梁理论建立单元受力变形方程,同时补充节点边界条件和特殊连接边界条件,组装单元方程和边界方程得到系统方程组,选取牛顿迭代法进行数值求解。与经典算例进行了比对,计算结果相吻合;以某型非连续性旋转导向钻具组合为例研究了井斜角、造斜率和钻头侧向力的关系,分析了造斜能力并给出了最大造斜率,论证和演示了广义纵横弯曲法的正确性和实用性。 展开更多

关键词 旋转导向系统 钻具组合 纵横弯曲法 弯矩非连续性 造斜能力分析

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求解中短半径弯螺杆钻具的纵横弯曲法 被引量：10

5

作者 唐雪平 苏义脑 陈祖锡 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2011年第3期20-24,共5页

介绍了一种求解中短半径(K=1°/m～3°/m)弯螺杆钻具的纵横弯曲法,以指导弯螺杆钻具的设计和使用.采用变刚度梁柱理论,并应用等效载荷法对具有初始结构弯角的梁柱进行等效处理,根据钻具组合支座连续条件及边界条件建立了中短半... 介绍了一种求解中短半径(K=1°/m～3°/m)弯螺杆钻具的纵横弯曲法,以指导弯螺杆钻具的设计和使用.采用变刚度梁柱理论,并应用等效载荷法对具有初始结构弯角的梁柱进行等效处理,根据钻具组合支座连续条件及边界条件建立了中短半径水平井造斜螺杆钻具组合的力学模型,进而求得钻头侧向力,依此预测弯螺杆钻具的造斜能力.这种分析方法得到了成功应用. 展开更多

关键词 水平井 弯螺杆钻具 钻具组合 力学分析 纵横弯曲法

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单稳定器钟摆钻具组合优化设计 被引量：9

6

作者 史连超 楼一珊 +3 位作者 李贵宾 魏威 查旋 李影 《石油天然气学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期309-311,共3页

X油田部分构造属于山前构造带,地质构造十分复杂,钻井过程中使用常规的单稳定器钟摆钻具组合井斜难以控制。为了提高单稳定器钟摆钻具的降斜力,应用纵横弯曲法,研究单稳定器钟摆钻具组合取得最大降斜力时稳定器的安放位置。根据纵横弯... X油田部分构造属于山前构造带,地质构造十分复杂,钻井过程中使用常规的单稳定器钟摆钻具组合井斜难以控制。为了提高单稳定器钟摆钻具的降斜力,应用纵横弯曲法,研究单稳定器钟摆钻具组合取得最大降斜力时稳定器的安放位置。根据纵横弯曲法计算钻头侧向力的模型,应用VB6.0语言编制了下部钻具受力分析软件,计算了单稳定器钟摆钻具组合稳定器安放的合理位置。通过计算和现场应用分析,表明优化后的单稳定器钟摆钻具组合能够有效地控制井斜,为山前构造地带选择合理的钻具组合提供了依据。 展开更多

关键词 钟摆钻具组合 防斜 钻头侧向力 纵横弯曲法 降斜力

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弹性梁大挠度问题的纵横弯曲法 被引量：6

7

作者 王永岗 包力成 《甘肃工业大学学报》 1994年第2期59-63,共5页

将纵横弯曲的梁柱在原基准坐标系中的大变形问题转换到某一局部坐标系中，近似以小变形问题处理，建立起一组“三弯矩方程”组，使问题求解。通过算例，验证了本方法的正确性。

关键词 弹性梁 大变形 纵横弯曲法 挠度

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中短半径双弯螺杆钻具在套管内的通过能力分析 被引量：6

8

作者 卫增杰 付建红 +1 位作者 刘永辉 曾文广 《断块油气田》 CAS 2005年第1期68-70,i005,共4页

套管内侧钻中短半径水平井,由于造斜率比常规的中半径水平井要高得多,结构弯角必然较大,因此提出了这种钻具在套管内能否顺利下入的问题。采用纵横弯曲法,对在139.7mm套管内带垫块的双弯螺杆钻具组合建立了受力与变形分析模型,重点分... 套管内侧钻中短半径水平井,由于造斜率比常规的中半径水平井要高得多,结构弯角必然较大,因此提出了这种钻具在套管内能否顺利下入的问题。采用纵横弯曲法,对在139.7mm套管内带垫块的双弯螺杆钻具组合建立了受力与变形分析模型,重点分析了双弯螺杆参数对底部钻具组合与套管壁摩擦力的影响,由实例数据计算出此钻具组合在套管内的摩擦阻力,分析了螺杆钻具在套管内下入的可行性。结果表明,双弯螺杆钻具在139.7mm套管内能顺利下入。 展开更多

关键词 双弯螺杆钻具 套管 钻具组合 纵横弯曲法 侧向力 摩擦力

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自动垂直钻井系统BHA力学分析的二维模型 被引量：6

9

作者 杨春旭 韩来聚 +1 位作者 步玉环 赵金海 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期26-30,共5页

为了指导自动垂直钻井工具的研究开发和现场应用,并且为自动垂直钻井系统底部钻具组合的优化设计提供理论依据,在充分调研自动垂直钻井系统的结构特征、工作原理的基础上,结合自动垂直钻井工具的BHA的一维力学模型,用纵横弯曲法建立了... 为了指导自动垂直钻井工具的研究开发和现场应用,并且为自动垂直钻井系统底部钻具组合的优化设计提供理论依据,在充分调研自动垂直钻井系统的结构特征、工作原理的基础上,结合自动垂直钻井工具的BHA的一维力学模型,用纵横弯曲法建立了加装自动垂直钻井工具的BHA的二维力学模型,得到了自动垂直钻井系统的BHA的二维力学方程。确定了钻头和上切点处的边界条件,推导出了钻头侧向力和钻头转角的计算公式,应用建立的力学模型能准确地计算出稳定器支点的内弯矩和梁柱各点处的挠度。同时,也可计算出一定工作条件下的钻头侧向力和钻头转角,通过研究钻头侧向力和钻头转角随钻进参数的变化规律可以分析钻进参数对自动垂直钻井工具造斜能力的影响规律,为自动垂直钻井工具的现场使用提供理论依据。 展开更多

关键词 自动垂直钻井系统 纵横弯曲法 井斜控制 钻头侧向力

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一种新型多级可变径稳定器工作机理研究 被引量：5

10

作者 杨行 夏成宇 +3 位作者 钱利勤 涂忆柳 孙巧雷 王鹏 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期710-716,共7页

针对目前国内可变径稳定器结构复杂、制造成本高等问题,设计了一种主要用于水平井井眼轨迹微调的新型多级可变径稳定器。该稳定器能在钻井液驱动力作用下通过改变销钉在行程控制轮导向滑槽中的状态来实现多级变径,针对其结构特点,对其... 针对目前国内可变径稳定器结构复杂、制造成本高等问题,设计了一种主要用于水平井井眼轨迹微调的新型多级可变径稳定器。该稳定器能在钻井液驱动力作用下通过改变销钉在行程控制轮导向滑槽中的状态来实现多级变径,针对其结构特点,对其工作原理进行了介绍。基于纵横弯曲法理论,并考虑均布载荷及弯矩等因素的联合作用,建立了包含多级可变径稳定器的井下钻具组合的力学模型,得到了钻井液驱动力与稳定器支撑块伸出长度之间的关系式,计算了不同支撑块伸出长度所需最小钻井液驱动力和钻头侧向力的值,结果表明该可变径稳定器能实现增斜、降斜和稳斜功能。研究成果为多级可变径稳定器的结构设计和优化提供了技术指导。 展开更多

关键词 可变径稳定器 行程控制轮 纵横弯曲法 井眼轨迹微调 钻井液驱动力

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连续管套管内开窗轨迹及窗口形状预测 被引量：5

11

作者 付悦 马卫国 +1 位作者 阳婷 贾宏伟 《石油钻采工艺》 CAS 北大核心 2019年第6期697-702,共6页

连续管套管开窗轨迹和窗口形状对侧钻井质量影响较大,当前对连续管套管开窗轨迹预测缺少针对性的研究和专用商业工程软件。针对两铣鞋钻具组合下的造斜器套管开窗进行研究,采用纵横弯曲法,并以马达不失速和力的有效性等为约束条件,建立... 连续管套管开窗轨迹和窗口形状对侧钻井质量影响较大,当前对连续管套管开窗轨迹预测缺少针对性的研究和专用商业工程软件。针对两铣鞋钻具组合下的造斜器套管开窗进行研究,采用纵横弯曲法,并以马达不失速和力的有效性等为约束条件,建立一维井筒连续管套管开窗轨迹预测模型,然后根据铣鞋运动轨迹,采用逐点法描绘出窗口轮廓形状。以近似实际工程数据为示例进行计算分析,结果表明,满足一定约束条件下预测得到的钻进轨迹与套管开窗质量与现场经验和认识更为接近。该研究方法和结论可作为一维井身结构下开窗钻具优选和施工参数等施工方案辅助设计的一种手段或重要参考,并且可为二维(连续造斜段)和三维井身结构下连续管套管开窗的拓展研究提供一定的借鉴。 展开更多

关键词 侧钻 连续管 套管开窗 纵横弯曲法 轨迹预测 窗口形状

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自动垂直钻井系统BHA力学分析的一维模型 被引量：4

12

作者 杨春旭 韩来聚 +2 位作者 步玉环 赵金海 黄根炉 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期19-24,共6页

为了指导自动垂直钻井工具的研发和现场应用,并且为自动垂直钻井系统底部钻具组合的优化设计提供理论依据,在充分调研自动垂直钻井系统的结构特征、工作原理的基础上,用纵横弯曲法建立了加装自动垂直钻井工具的BHA的一维力学分析模型,... 为了指导自动垂直钻井工具的研发和现场应用,并且为自动垂直钻井系统底部钻具组合的优化设计提供理论依据,在充分调研自动垂直钻井系统的结构特征、工作原理的基础上,用纵横弯曲法建立了加装自动垂直钻井工具的BHA的一维力学分析模型,建立了自动垂直钻井系统的BHA的普遍力学方程。确定了钻头和上切点处的边界条件,推导出钻头侧向力和钻头转角的计算公式。应用所建立的力学模型能准确地计算出稳定器支点的内弯矩和梁柱各点处的挠度,同时也可以计算出一定工作条件下的钻头侧向力和钻头转角,通过分析钻头侧向力和钻头转角随钻进参数的变化规律可以分析钻进参数对自动垂直钻井工具造斜能力的影响规律,为指导自动垂直钻井工具的现场使用提供理论依据。 展开更多

关键词 自动垂直钻井系统 纵横弯曲法 井斜控制 钻头侧向力 主动力

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“单弯双稳”钻具组合的受力分析与现场应用 被引量：4

13

作者 游云武 《石油天然气学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期498-501,共4页

为了提高机械钻速,降低钻井综合成本,现场常使用"单弯双稳"钻具组合防斜打快。利用纵横弯曲法对"单弯双稳"钻具组合进行了受力分析,研究了不同因素对"单弯双稳"钻具组合钻头侧向力的影响。结合"单... 为了提高机械钻速,降低钻井综合成本,现场常使用"单弯双稳"钻具组合防斜打快。利用纵横弯曲法对"单弯双稳"钻具组合进行了受力分析,研究了不同因素对"单弯双稳"钻具组合钻头侧向力的影响。结合"单弯双稳"钻具组合在江汉油田部分区块的成功应用,说明该钻具组合能够很好地控制井斜,有效地提高机械钻速。同时介绍了该钻具的应用实例,为其他油田选择合理的防斜打快钻具组合提供了依据。 展开更多

关键词 防斜打快 钻头侧向力 纵横弯曲法 单弯双稳钻具组合

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“单弯双稳”导向钻具组合受力分析及在胜利油田的应用 被引量：3

14

作者 张晓明 耿应春 +1 位作者 赵洪山 唐志军 《石油地质与工程》 CAS 2021年第4期110-113,118,共5页

为解决“单弯单稳”导向钻具组合在复合钻进时井斜变化大的问题,应用纵横弯曲法,根据底部钻具组合受力模型,对“单弯双稳”导向钻具组合的稳斜能力及其影响因素进行分析,并结合现场前期实钻井轨迹情况,对常规定向井、大位移定向井导向... 为解决“单弯单稳”导向钻具组合在复合钻进时井斜变化大的问题,应用纵横弯曲法,根据底部钻具组合受力模型,对“单弯双稳”导向钻具组合的稳斜能力及其影响因素进行分析,并结合现场前期实钻井轨迹情况,对常规定向井、大位移定向井导向钻具组合进行优化设计。实钻结果表明,弯角大小、弯点位置和下稳定器直径对钻头侧向力影响较大;通过优化底部钻具组合,既可以提高稳斜段复合钻进良好的稳斜效果,降低滑动钻进比例,又可以提高机械钻速,即采用优化的“单弯双稳”导向钻具组合复合钻进时能够较好的控制井眼轨迹。 展开更多

关键词 单弯双稳 力学模型 纵横弯曲法 钻头侧向力 稳斜

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连续管套管内开窗钻压预测研究 被引量：3

15

作者 付悦 马卫国 武秋冬 《石油机械》 2015年第11期28-33,53,共7页

针对目前连续管套管内开窗钻压不易控制,极易造成马达失速损坏,以及窗口质量不理想的现状,以造斜器开窗为对象,采用"纵横弯曲法"对一定结构的连续管开窗钻具组合,在一维井身内的受力变形进行计算机编程计算,结合一些贴近实际... 针对目前连续管套管内开窗钻压不易控制,极易造成马达失速损坏,以及窗口质量不理想的现状,以造斜器开窗为对象,采用"纵横弯曲法"对一定结构的连续管开窗钻具组合,在一维井身内的受力变形进行计算机编程计算,结合一些贴近实际工况的切削条件,通过设定马达不失速、钻具按照设定轨迹钻进以及开出高质量窗口3个限制条件,对整个开窗过程中的合理钻压范围进行预测研究。研究结果表明,连续管开窗钻压预测有利于保护钻具以及开出高质量窗口,对现场施工具有很好的指导意义。初始开窗阶段马达易发生失速,应施加较小钻压。 展开更多

关键词 连续管 造斜器开窗 纵横弯曲法 一维井身 钻压预测

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应用纵横弯曲梁理论分析隔水管受力变形 被引量：2

16

作者 房军 王宴滨 高德利 《石油矿场机械》 2014年第10期21-24,共4页

为了分析隔水管的受力变形,将整体隔水管视为N跨受有纵横弯曲作用的连续梁,对其中任意一跨进行受力分析并建立挠曲微分方程。根据隔水管的边界条件和各跨梁之间的连续条件求解各跨梁的解析系数,得到隔水管总体的挠曲方程。分析了不同顶... 为了分析隔水管的受力变形,将整体隔水管视为N跨受有纵横弯曲作用的连续梁,对其中任意一跨进行受力分析并建立挠曲微分方程。根据隔水管的边界条件和各跨梁之间的连续条件求解各跨梁的解析系数,得到隔水管总体的挠曲方程。分析了不同顶张力下隔水管位移、弯矩及Mises等效应力随深水的变化规律。结果表明:建立的力学模型与分析方法将以前求解隔水管受力变形的微分方程从四阶降为二阶,降低了求解难度,为分析隔水管力学行为提供了新的方法。 展开更多

关键词 隔水管 力学行为 纵横弯曲法

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井底钻具力学模型的讨论 被引量：1

17

作者 严世才 周大千 +2 位作者 舒中选 刘修善 齐林 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 1991年第4期30-36,共7页

传统的井底钻具力学模型假定钻头为固定铰支,且认为它仅受钻压、侧向力和扭矩的作用。在研究了井底和钻头的相互作用后,作者得出了作用于钻头的弯矩的两种表达式,建立了新的下部钻柱力学模型,理论和现场资料的计算结果表明,新的力学模... 传统的井底钻具力学模型假定钻头为固定铰支,且认为它仅受钻压、侧向力和扭矩的作用。在研究了井底和钻头的相互作用后,作者得出了作用于钻头的弯矩的两种表达式,建立了新的下部钻柱力学模型,理论和现场资料的计算结果表明,新的力学模型更符合井底钻柱的工作状态,能够解释旧模型引起的一些矛盾和方位飘移等问题,并给出了影响钴头力的主要因素。 展开更多

关键词 力学模型 有限元法 纵横弯曲法 井斜变化率

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等效角在纵横弯曲法中的应用

18

作者 季细星 苏义脑 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第4期111-116,共6页

提出了结构弯角的等效角概念，证明了一跨梁柱中所有结构弯角之和与两等效角的和相等，推导了各结构弯角处的等效横向载荷等于轴向力与该结构弯角的乘积。把等效角应用于纵横弯曲法中，得出了求解导向动力钻具力学特性的三弯矩方程组，... 提出了结构弯角的等效角概念，证明了一跨梁柱中所有结构弯角之和与两等效角的和相等，推导了各结构弯角处的等效横向载荷等于轴向力与该结构弯角的乘积。把等效角应用于纵横弯曲法中，得出了求解导向动力钻具力学特性的三弯矩方程组，简化了各支座位移计算表达式，并应用于同向双弯钻具的力学特性分析，阐明了增大钻具造斜能力的技术途径，为该钻具的设计、选择及施工工艺研究提供了理论依据。 展开更多

关键词 力学 钻具组合 等效角 纵横弯曲法 钻具

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计算机仿真技术在井底钻具组合受力与变形中的应用 被引量：1

19

作者 李逢新 夏宇文 钱学军 《机械设计与制造》 北大核心 2005年第11期57-58,共2页

采用纵横弯曲法原理,对井底钻具组合受力与变形进行计算机仿真。

关键词 纵横弯曲法 计算机仿真 钻具组合

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钻柱强度非线性分析的纵横弯曲法

20

作者 刘延强 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 1999年第a01期248-253,共6页

针对短半径铡钻水平井小井眼，大曲率的特点和钻柱强度问题，建立分段圆弧纵横弯曲梁模型，该模型以圆弧井轴为基准，建立钻柱纵横弯曲非线性微分方程，采用Ｌｏｎｇｅ－ｋｕｎｔｔａ法试算求解受力，并依此建立强度条件。

关键词 短半径 水平井 非线性 钻柱 强度 纵横弯曲法

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