География - лучший географический портал. Сайты, учебные материалы по географии.

О теоретических положениях динамики и устойчивости бурильной колонны и способах их реализации на практике

Страница 4

В результате преобразования части уравнений, входящих в (10), которые подчеркнуты прямой линией, получаем выражения вектора постоянных c2 через векторы c1, c3 и вектор, зависящий от значений частного решения неоднородного уравнения (9) в точках s1 и s2. Исключая c2 из правых частей граничных условий:

y(1)(s1-0) = y(1)(s1+0); и y(1)(s2-0) = y(1)(s2+0), устанавливаем возможность явно выразить порядок зависимости от  всех коэффициентов в системе восьми уравнений относительно c1 и c3.

Граничные условия в (10) заданных точках 0 и L не изменяются при «стягивании»: s2 — s1 =  → 0. А граничные условия в (10), подчеркнутые пунктиром, «стягиваются» к условиям равенства производных нулю. Вместе с условиями равенства нулю y (s1) новое предельное граничное условие в точке s1 принимает вид условия жесткой заделки:

y(s1-0) = y(s1+0) = 0; y(1)(s1-0) = y(1)(s1+0)=0. (11)

Таким образом, найденное предельное условие (11) разрезает колонну на невзаимодействующие части, причем справедливость этого факта не зависит от (s). Колонна «разрезается» и в горизонтальной и в наклонной (вплоть до вертикальной) прямой скважине.

Длину названных частей можно и нужно выбрать так, чтобы создать запас устойчивости для каждого из отрезаемых участков колонны. Кроме того, условие типа заделки, как мы видели выше, приводит к самосопряженным задачам, т.е. мы теоретически получили возможность подавления флаттерных колебаний путем конструирования разрезающей заделки. Наиболее простым и эффективным видом реализации разрезающей заделки, как было установлено нами, является двойное опорно-центрирующее устройство (ДОЦУ).

Это предложение принципиально отличается от рекомендации «разрезать» колонну внутренним шаровым шарниром. Последний не может подавить колебания, что теоретически объясняется тем, что установка шарового шарнира ведет к несамосопряженным граничным условиям.

Необходимо коснуться еще двух видов колебаний, которые участвуют в перераспределении энергии как при роторном способе, так и при бурении с любым видом двигателя.

Крутильные колебания связаны с качеством формирования поперечного сечения ствола скважины и, следовательно, с требованием к качеству изготовления ДОЦУ на заводе. Экспериментальные измерения реальной нагрузки на забой в процессе продольных колебаний колонны показывают очень большие — порядка 5 раз — пики нагрузки по сравнению с проектной. Этот факт может быть учтен при проектировании, изготовлении и установке ДОЦУ путем введения коэффициентов запаса в определяющие зависимости.

В процессе бурения измеряется пара углов: зенит () и азимут (ψ) скважины, и с их использованием приближенно интегрируется нелинейная система:

dx/ds = SinSinψ;

dy/ds = SinCosψ;

dz/ds = Cosψ,

где s — экспериментально измеренная глубина, а x(s), y(s), z(s) — декартовы координаты некоторой линии, которую и называют «стволом» бурящейся скважины. Из-за неизбежных ошибок измерения зенита, азимута и глубины, а также ошибок, накапливающихся с каждым шагом приближенного интегрирования, т.н. ствол отличается от проектного в идеальном случае на величину порядка 1 м. В силу этого точность в определении места установки ОЦУ, требуемая и, якобы, получаемая в стандартных методиках, весьма сомнительна. Еще хуже дело обстоит с определением диаметра и реальной формы поперечного сечения скважины из-за наличия крутильных колебаний. Используемая для этого специальная экспериментальная методика допускает ошибки по диаметру, выражаемые в десятках мм. Это на порядок превышает величину зазора, допускаемого в методиках по установке одиночных центраторов. Названные ошибки в измерении положения и диаметра ствола скважины подтверждаются фотографиями стволов реально пробуренных скважин [12].

Страницы: 1 2 3 4 5 6

Другие публикации

Географические системы (геосистемы) и их основные свойства
Географами уже давно было замечено, что природные компоненты, составляющие естественную среду жизни человека, находятся в зависимости один от другого и в своем размещении по земной поверхности образуют взаимосвязанные территориальные сочетания. В географической литера ...

Природа Австралии
Рельеф В Австралии нет высоких горных массивов, средняя высота над уровнем моря составляет всего 300 м. На востоке прибрежная долина отделена от центральной части страны Большим Водораздельным хребтом, средняя высота которого около 1200 м. Хребет протянулся от полуос ...

Разделы

Поиск