Комп'ютерне моделювання коливань кружляння доліт бурильних колон у глибоких свердловинах

Abstract

У статті розглянуто задачу комп’ютерного моделювання коливань кружляння долота бурильної колони, що обертається, в умовах його фрикційної взаємодії з поверхнею вибою свердловини, проаналізовано механізм можливого чистого кочення без ковзання та обертання долота. Встановлено, що кінематичне збудження такого режиму руху долота є однією з основних причин втрати стійкості його руху. В результаті чисельного моделювання коливань кружляння встановлено три види руху долота, що пов’язані з його чистим обертанням, а також його коченням у прямому і зворотному напрямках.

В статье рассмотрена задача компьютерного моделирования колебаний кружения долота вращающейся бурильной колоны в условиях его фрикционного взаимодействия с поверхностью забоя скважины, анализируется механизм возможной реализации режима чистого качения долота без скольжения и вращения. Установлено, что кинематическое возбуждение такого режима движения является одной из основных причин его динамической потери устойчивости. В результате численного моделирования колебаний кружения установлено три вида движения долота, связанные с его чистым вращением, а также его качением в прямом и обратном направлениях.

The paper studies the problem of whirl vibrations of a rotating drill string bit under conditions of its friction interaction with the bore-hole bottom surface at the wandering contact point. The mechanism of the bit spinning and rolling without sliding on the rigid surface has been analyzed. To study the whirl vibrations the methods of theoretical mechanics are used. The kinematic inducement of the rotating bit motion without sliding is shown to be the main cause of its stability loss. The detailed study of the bit whirling revealed three types of its motion associated with direct and inverse rolling as well as pure spinning.