Лабораторне дослідження напружено-деформованого стану бурильної колони в локальному перегині свердловини
DOI:
https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.156746Ключові слова:
напружено-деформований стан, бурильна колона, локальний перегин, лабораторне дослідженняАнотація
Об’єктом дослідження даної роботи є експлуатація бурильної колони в локальному перегині свердловини. Одним із найбільш проблемних аспектів у даному випадку вважається встановлення її напружено-деформованого стану. Це надзвичайно важлива інформація, яка, зокрема, використовується для прийняття рішень щодо тривалості та можливості експлуатації бурильної колони в заданих геолого-технічних умовах.
Опираючись на критичний огляд літератури, для вирішення вказаної проблеми обрано фізичне моделювання об’єкту дослідження. Зокрема, було спроектовано, виготовлено та апробовано спеціальний лабораторний стенд, який забезпечує:
- навантаження моделі бурильної колони осьовою силою розтягу й крутним моментом;
- моделювання криволінійних осей свердловин із можливими локальними перегинами, опираючись на результати промислової інклінометрії та профілеметрії;
- вимірювання напружень і деформацій моделі колони та їх інтерпретація до величин натурного об’єкту.
В якості моделі бурильної колони використано мідну трубку із обважнювачем для забезпечення критеріальної подібності із натурним об’єктом. Для вимірювання нормальних напружень на моделі бурильної колони використано метод тензометрування. При цьому, аналогові значення напруг на тензодавачах оцифровуються та передаються на персональний комп’ютер для подальшого оброблення й інтерпретації.
За допомогою запропонованого лабораторного стенду було проведено експериментальні дослідження напружено-деформованого стану моделі бурильної колони діаметром 127 мм в локальному перегині свердловини № 10 Одеського родовища (Україна). Встановлено, що нормальні напруження від згину, які при цьому виникають, можуть більше ніж втричі перевищувати аналогічні величини, отримані без врахування наявності вказаного викривлення осі свердловини.
Завдяки запропонованому експериментальному методу забезпечується можливість дослідження деформацій і напружень, які виникають у бурильних колонах підчас їх роботи у свердловинах із локальними перегинами осей. При цьому немає необхідності застосовувати складні аналітичні перетворення та алгоритми. Крім того, модель має таку саму фізичну природу, як і об’єкт дослідження. Це є надзвичайно вагомим аргументом, особливо при дослідженні складних випадків взаємодії бурильної колони зі стінками свердловини.
Посилання
- Griguletskiy, V. G., Lukyanov, V. T. (1990). Proektirovanie komponovok nizhney chasti buril'noy kolonny. Moscow, 302.
- Moisyshyn, V. M., Borysevych, B. D., Havryliv, Yu. L., Zinchenko, S. A. (2013). Stiikist i kolyvannia burylnoi kolony. Ivano-Frankivsk, 590.
- Mitchell, R. F. (2007). The Effect of Friction on Initial Buckling of Tubing and Flowlines. SPE Drilling & Completion, 22 (2), 112–118. doi: http://doi.org/10.2118/99099-pa
- Mitchell, R. F. (2008). Tubing Buckling–The State of the Art. SPE Drilling & Completion, 23 (4), 361–370. doi: http://doi.org/10.2118/104267-pa
- Sikal, A., Boulet, J. G., Menand, S., Sellami, H. (2008). Drillpipe Stress Distribution and Cumulative Fatigue Analysis in Complex Well Drilling: New Approach in Fatigue Optimization. SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Denver. doi: http://doi.org/10.2118/116029-ms
- Thompson, J. M. T., Silveira, M., van der Heijden, G. H. M., Wiercigroch, M. (2012). Helical post-buckling of a rod in a cylinder: with applications to drill-strings. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 468 (2142), 1591–1614. doi: http://doi.org/10.1098/rspa.2011.0558
- Miller, J. T., Su, T., Pabon, J., Wicks, N., Bertoldi, K., Reis, P. M. (2015). Buckling of a thin elastic rod inside a horizontal cylindrical constraint. Extreme Mechanics Letters, 3, 36–44. doi: http://doi.org/10.1016/j.eml.2015.03.002
- Miller, J. T., Su, T., Dussan V., E. B., Pabon, J., Wicks, N., Bertoldi, K., Reis, P. M. (2015). Buckling-induced lock-up of a slender rod injected into a horizontal cylinder. International Journal of Solids and Structures, 72, 153–164. doi: http://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2015.07.025
- Chudyk, I. I., Riznychuk, A. I., Milostian, M. O., Zholob, N. R. (2012). Eksperymentalni doslidzhennia enerhoperedavalnykh funktsii burylnoi kolony u stovburi skerovanoi sverdlovyny. Naukovyi visnyk IFNTUNH, 3 (33), 73–80.
- Stelzer, C. (2007). Drillpipe Failure and its Prediction. Leiben, 115.
- Rachkevych, R. V. (2014). Laboratorne modeliuvannia deformatsii trubnoi kolony v kryvoliniinomu stovburi sverdlovyny. Naukovyi visnyk IFNTUNH, 2 (37), 68–75.
- Sverdan, P. L. (2008). Vyshcha matematyka. Matematychnyi analiz i teoriia ymovirnostei. Kyiv, 450.
- Rachkevych, R. V. (2018). Rozvytok naukovykh osnov zabezpechennia pratsezdatnosti kolon burylnykh i nasosno-kompresornykh trub na diliankakh sverdlovyn iz heometrychnymy nedoskonalostiamy. Ivano-Frankivsk, 34.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Ruslan Rachkevych, Ivasiv Vasyl, Vasyl Bui, Lidiіa Yurych, Iryna Rachkevych
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
