Дослідження та метод аналізу впливу деформації водовіддільної колони на поздовжні коливання бурильної колони

Анотація

Робота присвячена вивченню впливу поперечних коливань водовіддільної колони на поздовжні коливання бурильної колони та зміну динамічної складової осьового зусилля на долоті при бурінні свердловин з плавучих засобів в умовах глибокого моря. Оцінка впливу проводилась шляхом порівняльного аналізу результатів імітаційного моделювання роботи бурової системи в програмному середовищі на базі мови Modelica. Для цього створено імітаційну модель, що дає змогу вивчати роботу системи «бурове судно – натяжна система водовіддільної колони – водовіддільна колона – компенсатор вертикальних коливань бурильної колони – бурильна колона» при нерегулярному хвилюванні моря, що задається енергетичним спектром JONSWAP. Вплив деформації водовіддільної колони на осьові коливання бурильної колони врахований  шляхом внесення в «класичне» рівняння осьових коливань бурильної колони нелінійного члена поздовжньо-поперечної деформації. Поперечна деформація бурильної колони визначалась, виходячи із припущення про співпадіння осей деформації водовіддільної і бурильної колон в процесі роботи. Проведено серію числових експериментів при хвилюванні моря від трьох до шести балів за умови відсутності впливу морських течій та активному режимі роботи компенсатора вертикальних переміщень бурильної колони. Одержані результати показують, що найбільший вплив деформації водовіддільної колони на осьові коливання бурильної колони спостерігається в перерізі на рівні гирла свердловини, де амплітуда поздовжніх коливань зростає до 4 разів. Загалом деформація водовіддільної колони спричинює зростання коефіцієнта динамічності роботи долота на 4-7% для досліджуваної компоновки бурової системи.