Зародження режимів кружляння бурового долота на шорсткуватому дні глибокої свердловини
Ключові слова:
глибоке буріння, долото, неголономна динаміка, прямі та зворотні кружлянняАнотація
Поставлена задача про коливання кружляння бурового долота, що обертається, в умовах його контактної взаємодії із шорсткуватим дном свердловини. Оскільки такий тип вібрацій зустрічається в 40% випадків буріння глибоких свердловин, проблема їх вивчення представляє як науковий, так і прикладний інтерес. Встановлено, що ефект самозбурення таких коливань пов\\\'язаний зі збільшенням сили контактного тиску між долотом та свердловиною і її наближенням до критичного значення Ейлера. У цих умовах згинна жорсткість бурильної колони зменшується й вона може випучувати. При цьому вісь долота нахиляється й починає прецесувати. В результаті долото втрачає здатність ковзати по дну й починає котитися по його поверхні, відстаючи або випереджаючи обертання бурильної колони. При такому русі точка контакту долота із зазначеною поверхнею (миттєвий центр швидкостей) може описувати надзвичайно складні траєкторії у вигляді петель і точок загострення й змінювати напрямок руху. В якості прикладу розглянуті коливання кружляння доліт сферичної форми.Посилання
Aldred W., Plumb D., Bradford I., Cook J. , Gholkar V., Cousins L., Minton R., Fuller J., Goraya S., Tucker D. Managing drilling risk. Oilfield Review, 1999, Vol. 11(2), pp. 2-19.
Leine R.I., Van Campen D.H., Keultjes W.J.G. Stick-slip whirl interaction in drillstring dynamics . Journal of Vibration and Acoustics, 2002, Vol. 124 (April), pp. 209-220.
Stroud D., Pagett J., Minett-Smith D. Real-time whirl detector improves RSS reliability, drilling efficiency. Hart Exploration & Production Magazine, 2011, Vol. 84(8), pp. 42-43.
Gulyayev V.I., Shevchuk L.V. Drill string whirl simulation with the use of frictional and nonholonomic models. Journal of Vibration and Acoustics, 2015, Vol. 1, pp. 011021-1-011021-9.
Neimark Ju.L., Fufaev N.A. Dynamics of Nonholonomic Systems. Providence RI: American Mathematical Society; 1972.
Goldstein H., Poole Ch., Safko J. Classical Mechanics. Boston: Addison Wesley; 2011.
Gulyayev V.I., Borshch O.I. Free vibrations of drill strings in hyper deep vertical bore-wells. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2011, 78, pp. 759- 764.
Gulyayev V.I., Glushakova O.V. Large-scale and small-scale self- excited torsional vibrations of homogeneous and sectional drill strings. Interaction and Multiscale Mechanics, 2011, 4(4), pp. 291 - 311.
