Дослідження деформованого стану бурильної колони, що обертається на ділянці похилої свердловини

Анотація

Особливістю процесу спорудження похило-скерованих свердловин є те, що бурильна колона на похилій ділянці свердловини постійно контактує із стінкою. В результаті на неї, окрім традиційних сил ваги та в’язкого опору рухові, також діють нелінійні просторові сили контактної взаємодії, що спричинюють її просторовий напружено деформований стан, чинять опір рухові і є причиною виникнення негативних динамічних явищ. Розуміння даних процесів є важливим для ефективного планування процесу спорудження свердловин. Дана робота присвячена створенню уточненої математичної моделі просторового напружено-деформованого стану бурильної колони, що знаходиться на ділянці похилої свердловини. Модель розроблена на основі модифікованої моделі стрижня Кірхгофа, в якій враховано можливість осьової його деформації. При побудові моделі враховані такі силові фактори, що діють на бурильну колону під час роботи: силу ваги; зусилля, що вникає внаслідок деформації стінки свердловини бурильною колоною; силу тертя між бурильною колоною і стінкою свердловини; силу опору рухові, а також піднімальну силу, яка виникає в результаті переміщення бурильної колони в середовищі промивальної рідини; силові фактори, що виникають внаслідок протікання промивальної рідини бурильною колоною. На основі запропонованої математичної моделі бурильної колони, застосовуючи чисельний метод ліній, розроблено імітаційну модель, що дає змогу досліджувати зміну напружено-деформованого стану бурильної колони в часі. Результати імітаційного моделювання підтвердили адекватність створеної моделі та можливість її застосування для аналізу зміни просторового деформованого стану бурильної колони в часі.