摘要：根据连续介质力学和非线性有限元理论，给出了钻柱碰撞井壁过程中钻柱的控制方程，并建立了相应的有限元列式。采用显式时间积分方法求解了基于拉格朗日算法的碰撞动力学方程。计算实例与分析表明，钻柱与井壁碰撞时所造成的最大第一主应力达到308MPa，其结果远远大于人们的估计；碰撞是造成钻柱先期失效的首要原因。采用显式非线性有限元技术可以对钻柱与井壁碰撞的过程进行成功的数值仿真分析，钻柱与井壁碰撞的整个时间历程得以全面细致地模拟再现。

关键词：拉格朗日算法 碰撞 钻柱 井壁 非线性有限元分析 

单位：中国石油大学（华东）机电工程学院; 中国石油大学（北京）石油工程学院