Визначення особливостей коливань бурильної колони в процесі буріння

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.307806

Ключові слова:

буріння свердловини, бурильна колона, вібраційна надійність, гідродинамічна кавітація, конструкція кавітаційного генератора

Анотація

Об’єктом дослідження є вібраційні процеси певного походження у бурильній колоні з типовими конструктивними відхиленнями залежно від режимних параметрів буріння. Бурильна колона являє собою коливну систему з нескінченим числом ступенів свобод багатофакторної системи. Вичерпне дослідження коливних процесів у бурильній колоні неможливо ні аналітично, ні експериментально, у зв’язку з специфікою поглиблення вибою у різних породах, конструкцією свердловини, її форми тощо. Тому на практиці намагаються одержати вирішення задач динаміки бурильної колони для ідеалізованої системи та при збереженні головних коливних властивостей розв’язання деяких задач стрижневої системи. Проведена робота була направлена на експериментальні дослідження коливань бурильної колони в процесі буріння.

Показано, що ефективність використання гідродинамічної кавітації потребує розробки способів, і пристроїв для інтенсифікації процесу буріння свердловини. Доведено, що конструкція кавітаційного генератора органічно вписується у наявне обладнання для буріння свердловини та дозволяє інтенсифікувати технологічні процеси при більш низьких питомих енерговитратах. Виявлено, що усі коливні процеси, які виникають в бурильній колоні, носять випадковий характер і їх необхідно розглядати з застосуванням математичного апарату теорії випадкових коливань.

Дослідження вібрацій під час буріння свердловини показує, що вібрації можна рахувати, як випадкові стаціонарні процеси, так як перехідні режими мають достатню малу тривалість для однорідних порід з фіксованими режимами буріння. Аналіз вібрацій елементів бурильної колони на основі випадкових коливань у цілому ряді випадків дозволяє підвищити достовірність визначення вібраційної надійності елементів бурильної колони. Доказано, що реакція елементів бурильної колони на широкосмугову випадкову вібрацію можна визначити, як сумарну дію декількох вузькосмугових випадкових вібрацій.

Біографії авторів

Олександр Сергійович Тітлов, Одеський національний технологічний університет

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра нафтогазових технологій, інженерії та теплоенергетики

Віктор Михайлович Світлицький, Одеський національний технологічний університет

Доктор технічних наук, професор

Кафедра нафтогазових технологій, інженерії та теплоенергетики

Сергій Ігорович Ягодовський, ПрАТ «ДЕВОН»

Кандидат технічних наук, голова правління

Посилання

  1. Besaisow, A. A., Payne, M. L. (1988). A Study of Excitation Mechanisms and Resonances Inducing Bottomhole-Assembly Vibrations. SPE Drilling Engineering, 3 (1), 93–101. doi: https://doi.org/10.2118/15560-pa
  2. Ghasemloonia, A., Geoff Rideout, D., Butt, S. D. (2015). A review of drillstring vibration modeling and suppression methods. Journal of Petroleum Science and Engineering, 131, 150–164. doi: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2015.04.030
  3. Gurov, A. F. (1966). Raschet na prochnost i kolebaniia v raketnykh dvigateliakh. Mashinostroenie, 453.
  4. Doghmane, M. Z., Bacetti, A., Kidouche, M. (2020). Stick-Slip vibrations control strategy design for smart rotary drilling systems. Proceedings of the International Conference in Artificial Intelligence in Renewable Energetic Systems ICAIRES. Tipaza, 197–209. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-63846-7_20
  5. Liu, S., Ni, H., Jin, Y., Zhang, H., Wang, Y., Huang, B., Hou, W. (2022). Experimental study on drilling efficiency with compound axial and torsional impact load. Journal of Petroleum Science and Engineering, 219, 111060. doi: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2022.111060
  6. Ogorodnikov, P. I. (1991). Upravlenie uglubleniem skvazhyn na baze izucheniia dinamicheskikh protcesov v burilnoi kollone. Doctoral dissertation; MINKh i GP im. ak. Gubkina I. M.
  7. 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
  8. Saroian, A. E. (1979). Burilnye kolonny v glubokom burenii. Nedra, 229.
  9. Modelling of Hydraulic Systems. Hydraulics Library Manual and Tutorial (2013). Modelon AB; Maplesoft.
  10. Mendil, C., Kidouche, M., Doghmane, M. Z. (2020). Modeling of Hydrocarbons rotary drilling systems under torsional vibrations: A survey. Proceedings of the International Conference in Artificial Intelligence in Renewable Energetic Systems ICAIRES. Tipaza, 243–251. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-63846-7_24
  11. Iunin, E. K., Khegai, V. K. (2004). Dinamika glubokogo bureniia. Nedra, 285.
  12. Pilipenko, V. V. (1989). Kavitatcionnye avtokolebaniia. Kyiv: Naukova dumka, 316.
  13. Svitlytskyi, V. M., Ohorodnikov, P. I., Polovyi, A. Ya. (2018). Pat. No. 123119 UA. Rehuliator dynamichnoho navantazhennia na vybii. MPK E21V17/06. No. u201708767; declareted: 31.08.2017; published: 12.02.2018, Bul. No. 3.
  14. Svitlytskyi, V. M., Ohorodnikov, P. I., Polovyi, A. Ya. (2018). Pat. No. 123120 UA. Prystrii rehuliuvannia dynamichnoho navantazhennia na vybii. MPK E21V17/06. No. u201708768; declareted: 31.08.2017; published: 12.02.2018, Bul. No. 3.
  15. Iavorskyi, M. M., Ohorodnikov, P. I., Svitlytskyi, V. M., Maliarchuk, B. M., Khudolei, V. Yu. (2008). Pat. No. 29225 UA. Shpyndel turbobura. MPK E21V4/00. No. u200708866; declareted: 01.08.2007; published: 10.01.2008, Bul. No. 1.
  16. Ohorodnikov, P. I., Svitlytskyi, V. M., Shcherbatiuk, Yu. Z., Fesenko, Yu. L., Kryvulia, S. V., Kotsaba, V. I. et al. (2012). Pat. No. 72884 UA. Hidrodynamichnyi henerator kolyvan. MPK E21V43/25. No. u201203814; declareted: 29.03.2012; published: 27.08.2012, Bul. No. 16.
  17. Rice, S. O. (1944). Mathematical Analysis of Random Noise. Bell System Technical Journal, 23 (3), 282–332. doi: https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1944.tb00874.x
  18. Bendant, Dzh., Pirsol, A. (1974). Izmerenie i analiz sluchainykh protcessov. Mir, 463.
  19. Pervoznanskii, A. A. (Ed.) (1967). Sluchainie kolebaniia. Mir, 356.
  20. Nikolaenko, N. A. (1967). Veroiatnostnye metody dinamicheskogo rascheta mashinostroitelnykh konstruktcii. Mashinostroenie, 367.
Determination of the characteristics of drill string vibrations during the drilling process

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-06-30

Як цитувати

Тітлов, О. С., Світлицький, В. М., & Ягодовський, С. І. (2024). Визначення особливостей коливань бурильної колони в процесі буріння. Technology Audit and Production Reserves, 3(1(77), 53–60. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.307806

Номер

Том 3 № 1(77) (2024): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Технології та системи енергопостачання

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Oleksandr Titlov, Viktor Svitlytskyi, Sergii Iagodovskyi

Creative Commons License

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.