Вплив віброзахисних амортизаторів на динамічний стан бурильної колони
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.290145Ключові слова:
бурильна колона, динамічний стан, віброзахисні амортизатори, заглиблення вибою, вибійний двигун, динамічна модельАнотація
Об'єктом дослідження є компоновки низу бурильної колони з використанням коректуючих пристроїв режимів буріння для управління динамікою бурильної колони. Робота направлена на дослідження подовжніх, крутних та поперечних коливань при коректуванні осьового навантаження на долото шляхом застосування бурового амортизатора з дволанковою характеристикою.
Наведено динамічну модель бурильної колони в процесі буріння, яка являє собою зосереджено-континуальну нелінійну систему, котра взаємодіє з шарошковим долотом і вибійним двигуном, як джерелом енергії. Показано, що пружні коливання всіх типів, впливають на взаємодію долота з породою вибою. Для оцінки показників буріння необхідно враховувати, не тільки подовжні, крутні, поперечні коливання, але враховувати і параметричні коливання, які пов’язані з деформацією обважнених бурильних труб при осьових навантаженнях і при його обертанні в процесі заглиблення вибою. Виявлено, що поперечні коливання обважнених бурильних труб, як гнучкого елементу, в процесі буріння носять, як правило, параметричний характер. Вони призводять до появи додаткових напружень в елементах колони і, як результат, до прискорення їх руйнування та прискореного зносу озброєння долота та опор кочення. Доведено, що у подальшому, для розробки динамічних моделей, необхідно враховувати їх гідродинаміку та тип, конструкцію та параметри застосованих вибійних елементів.
Отримані результати досліджень на практиці можуть бути застосовані в процесі проєктування конструкції низу бурильної колони (КНБК) з використанням коректуючих пристроїв режимів буріння для управління динамікою бурильної колони, шляхом застосування бурового амортизатора з дволанковою характеристикою з метою коректування осьового навантаження на долото.
Посилання
- Surnin, L. S. (1986). Prvishenie effektivnosti primeneniia amortizatorov na baze issledovaniia volnovikh protcessov v burilnoi kolonne. Ivano-Frankivsk, 187.
- Ullah, F. K., Duarte, F., Bohn, C. (2016). A Novel Backstepping Approach for the Attenuation of Torsional Oscillations in Drill Strings. Solid State Phenomena, 248, 85–92. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.248.85
- Riane, R., Doghmane, M. Z., Kidouche, M., Tee, K. F., Djezzar, S. (2022). Stick-Slip Vibration Suppression in Drill String Using Observer-Based LQG Controller. Sensors, 22 (16), 5979. doi: https://doi.org/10.3390/s22165979
- Iunin, E. K. (1983). Upravlenie nizkochastotnimi kolebaniiami burilnoi kolonni s tceliu povisheniia effektivnosti protcessa bureniia. Moscow, 367.
- Vaziri, V., Kapitaniak, M., Wiercigroch, M. (2018). Suppression of drill-string stick–slip vibration by sliding mode control: Numerical and experimental studies. European Journal of Applied Mathematics, 29 (5), 805–825. doi: https://doi.org/10.1017/s0956792518000232
- Ogorodnikov, P. I. (1990). Upravlenie uglubleniia zaboia skvazhini na baze izucheniia dinamicheskikh protcessov v burilnoi kolonne. Moscow, 423.
- Tcifanskii, S. L., Beresnevich, V. I., Oks, A. B. (1991). Nelineinye i parametricheskie kolebaniia vibratcionnykh mashin tekhnologicheskogo naznacheniia. Riga: Zinatne, 229.
- Canudas-de-Wit, C., Rubio, F. R., Corchero, M. A. (2008). D-OSKIL: A New Mechanism for Controlling Stick-Slip Oscillations in Oil Well Drillstrings. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 16 (6), 1177–1191. doi: https://doi.org/10.1109/tcst.2008.917873
- Belovodskii, V. N., Tcifanskii, S. L., Ozhiganov, V. M. (1983). Vynuzhdennye kolebaniia sistemy s nesimmetrichnoi zhestkoi kharakteristikoi uprugoi vostanavlivaiushchei sily. Riga: Zinatne, 41, 105–110.
- Khegai, V. K., Iunin, E. K. (2003). K voprosu ustoichivosti vrashcheniia burilnoi kolonny, sostoiashchei iz raznorodnykh uchastkov. XXIII Rossiiskaia shkola po problemam nauki i tekhnologii. Ekatirinoburg: Uralskoe otdelenie RAN, 98–103.
- Saroian, A. E. (1979). Burilnye kolonny v glubokom burenii. Moscow: Nedra, 229.
- Iunin, E. K., Khegai, V. K. (2004). Dinamika glubokogo bureniia. Moscow: Nedra, 285.
- Panovko, Ia. G. (1960). Vnutrennee trenie pri kolebaniiakh uprugikh sistem. Moscow: Fizmatgiz, 193.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Viktor Svitlytskyi, Sergii Iagodovskyi, Nataliia Bilenko
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.
