Дослідження динаміки роботи бурильної колони при буріння свердловини із плавучої установки

Abstract

Розглянуто побудову математичної моделі повздовжніх коливань системи «Плавуча бурова установка – компенсатор вертикальних переміщень бурильної колони – бурильна колона – долото» в процесі поглиблення вертикальної свердловини тришарошковим долотом при нерегулярному хвилюванні моря. На основі розробленої математичної моделі створено чисельну модель в середовищі мультифізичного моделювання на основі мови опису фізичних систем Modelica і проведено серію чисельних експериментів за результатами яких, зроблено висновки щодо особливостей динаміки роботи бурильної колони при поглиблені свердловини на морі, а також характеру впливу коливань, викликаних похибкою роботи компенсатора вертикальних переміщень бурильної колони на повздовжні коливання перерізів бурильної колони і роботу долота.

Рассматривается построение математической модели продольных колебаний системы «Плавучая буровая установка – компенсатор вертикальных перемещений бурильной колонны – бурильная колонна – долото» при углублении вертикальной скважины трехшарошечным долотом при нерегулярном волнении моря. На основе разработанной математической модели создана численная модель в среде мультифизического моделирования на основе языка описания физических систем Modelica и проведена серия численных экспериментов, по результатам которых сделаны выводы относительно особенностей динамики работы бурильной колонны при углублении скважины на море, а также характера влияния колебаний, вызванных погрешностью работы компенсатора вертикальных перемещений бурильной колонны на продольные колебания сечений бурильной колонны и работу долота.

The article deals with the development of the mathematical model of longitudinal vibrations of the system “Floating drilling rig – heave motion compensator – drill string – drill bit” when drilling vertical wells with the help of the three-cone drill bit under the conditions of the sea irregular waves. The numerical model was developed in the environment of the multiphysics modeling and numerical experiments were conducted on the basis of the developed mathematical model and scripting language of the Modelica physical systems. Using the results of the experiments, we made the conclusions on the specifics of the drill string operation dynamics when drilling a well in the sea and nature of the influences of vibrations caused by the error of the heave motion compensator on the longitudinal vibrations of the drill string cross-sections and drill bit operation.