КОМПЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ СТІЙКОСТІ КОЛИВАНЬ КРУЖЛЯННЯ КОЛОН ГЛИБОКОГО БУРІННЯ

Заголовок (російською): 
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ КОЛЕБАНИЙ КРУЖЕНИЯ КОЛОНН ГЛУБОКОГО БУРЕНИЯ
Заголовок (англійською): 
COMPUTER SIMULATION OF STABILITY OF DEEP DRILL STRING WHIRLING VIBRATION
Автор(и): 
Гуляєв В.І., Гайдайчук В.В., Шевчук Л.В.
Автор(и) (англ): 
Gulyayev V I., Gaidaichuk V.V., Shevchuk L.V.
Ключові слова (укр): 
бурильна колона, долото, коливання кружляння, кінематична модель, стійкіст
Ключові слова (рус): 
бурильная колонна, долото, колебания кружения, кинематическая модель, устойчивость
Ключові слова (англ): 
drill string, bit, vibration whirling, kinematic model, stability
Анотація (укр): 
У статті на основі неголономних і фрикційних моделей контактної взаємодії розглядається задача про стійкість коливань кружляння долота бурильної колони, яка попередньо напружена поздовжньою силою і обертається під дією прикладеного до долота моменту сил різання. Виконано комп'ютерне моделювання самозбудження коливань кружляння на простих фрикційних і кінематичних схемах з простими геометричними тілами. Отримані результати дозволили встановити найбільш важливі фактори, що впливають на характер протікання розглянутих коливальних процесів.
Анотація (рус): 
В статье на основе неголономной и фрикционной моделей контактного взаимодействия рассматривается задача об устойчивости колебаний кружения долота бурильной колонны, которая предварительно напряжена продольной силой и вращается под действием приложенного к долоту момента сил резания. Выполнено компьютерное моделирование самовозбуждения колебаний кружения на простых фрикционных и кинематических схемах с простыми геометрическими телами. Полученные результаты позволили установить наиболее важные факторы, влияющие на характер протекания рассмотренных колебательных процессов.
Анотація (англ): 
In the paper, with the use of nonholonomic and friction models, the problem on stability of deep drill string bit whirl vibration is considered. The drill string is preloaded by longitudinal force and is rotating under action of cutting moment applied to the bit. The computer simulation of the selfexcited whirl vibration is performed with the use of simple kinematic schemes with simple geometric bodies. The analysis results permitted to establish a series of the most important factors, affecting the character of the passing processes.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2015, номер 94
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2015, issue 94
Мова статті: 
Українська
Права: 
Автори передають журналу право першої публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License CC BY-NC-SA.
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
12-94.pdf
Дата публікації: 
02 January 2016
Номер збірника: 
94
Університет автора: 
Національний транспортний університет, вул Суворова 1, .м. Київ. 01010, Київський національний університет будівництва і архітектури, Повітрофлотський просп., 31, м. Київ. 03680
Литература: 
  1. Андрусенко Е.Н. Изгиб бурильной колонны в криволинейной скважине с несовершенствами осевой линии / Е.Н. Андрусенко, В.И. Гуляев, С.Н. Худолий //Прикладная математика и механика. – 2012. – №3. – С. 459 – 468.
  2. Борщ Е.И. Спиральные бегущие волны в упругих стержнях / Е.И. Борщ, Е.В. Ващилина, В.И. Гуляев // Известия РАН. Механика твердого тела. – 2009. – №2. – C. 143 – 149.
  3. Гайдайчук В.В, Худолій С.М., Гловач Л.В. Теоретична ідентифікація сил опору, що діють на криволінійні бурильні колони / В.В.Гайдайчук, С.М. Худолій, Л.В.Гловач // Опір матеріалів і теорія споруд. – 2006. – №78. – C. 52 – 60.
  4. Гуляев В.И. Квантованные аттракторы в волновых моделях торсионных колебаний колонн глибокого бурения / В.И. Гуляев, О.В. Глушакова, С.М. Худолий // Известия РАН. Механика твердого тела. – 2010. – №2. – C. 134 – 147.
  5. Christoforou A.P. Dynamic modelling of rotating drillstrings with borehole interactions / A.P. Christoforou, A.S. Yigit // Journal of Sound and Vibration. – 1997. – 206(2). – P.243 – 260.
  6. Gulyayev V.I. Free vibrations of drill strings in hyper deep vertical bore-wells /V.I. Gulyayev, O.I. Borshch // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2011 ― V. 78. ― P. 759 – 764.
  7. Gulyayev V.I. Modeling the energy-saving regimes of curvilinear bore-hole drivage/ V.I. Gulyayev, V.V. Gaidaichuk, E.N. Andrusenko, N.V. Shlyun// Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering. . – 2015. ― V. 137, №1. ― P. 011402-1 – 011402-8.
  8. Gulyayev V.I. The buckling of elongated rotating drill strings / V.I.Gulyayev, V.V.Gaidaichuk, I.L. Solovjov, I.V. Gorbunovich //Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2009. – 67. – P.140–148.
  9. Gulyayev V.I. The computer simulation of drill column dragging in inclined bore-holes with geometrical imperfections / V.I. Gulyayev, S.M. Hudoly, L.V. Glovach // International Journal of Solids and Structures. – 2011. – V.48. – P.110–118.
  10. Gulyayev V.I. Simulation of torsion relaxation auto-oscillations of drill string bit with viscous and Coulombic friction moment models / V.I. Gulyayev, S.M. Hudoliy,           O.V. Glushakova // Journal of Multi-body Dynamics. – 2011 ― V. 225. ― P. 139 – 152.
  11. Gulyayev V.I. Sensitivity of resistance forces to localized geometrical imperfections in movement of drill strings in inclined bore-holes / V.I. Gulyayev, S.N. Khudoliy,           E.N. Andrusenko // Interaction and Multiscale Mechanics. – 2011. – V.4. – No.1. – P.1–16.
  12. Gulyayev V I. Nonholonomic dynamics of drill string bit whirling in a deep bore-hole /               V.I. Gulyayev, L.V. Shevchuk. // Journal of Multi-body Dynamics. – 2013 – V. 227, No.3. – P.234-244.
  13. Jansen J.D. Wirl and chaotic motion of stabilized drill collars / J.D. Jansen. // SPE Drilling Engineering. – 1992. – 7(2). – P.107 – 114.
  14. Neimark Ju.I. Dynamics of Nonholonomic Systems / Ju.I. Neimark, N.A. Fufaev. (Translation of mathematical monographs, 33, Amer. Math. Soc., Providence, RI), 1972. − 519p.
  15. Stroud D. Real-time whirl detector improves RSS reliability, drilling efficiency / D. Stroud, J. Pagett, D. Minett-Smith // Hart Exploration & Production Magazine. − 2011. − V.84, №8. − P.42 – 43.
 
References: 
  1. Andrusenko E.N. The buckling of a drill string in a curvilinear borehole with axial line imperfections / E.N. Andrusenko, V.I. Gulyayev, S.N. Khudolii // Journal of Applied Mathematics and Mechanics. − 2012. − V.76, №3. − Р. 330 − 336.
  2. Borshch E.I. Helical traveling waves in elastic rods / E. I. Borshch, E. V. Vashchilina,   V.I. Gulyaev // Mechanics of Solids. − 2009. − V.44, №2. − P. 288 − 293.
  3. Gaidaichuk V.V. Theoretical identification of resistance forces acting on curvilinear drill strings / V.V. Gaidaichuk, S.M. Hudoly, L.V. Glovach // Strength of Materials and Theory of Structures. − 2006. − № 78. − P. 52 − 60.
  4. Gulyaev V.I. Quantized attractors in wave models of torsion vibrations of deep-hole drill strings / V. I. Gulyaev, O. V. Glushakova, S. N. Khudolii // Mechanics of Solids. − 2010. − V.45, №2. − P. 264 − 274.
  5. Christoforou A.P. Dynamic modelling of rotating drillstrings with borehole interactions / A.P. Christoforou, A.S. Yigit // Journal of Sound and Vibration. – 1997. – 206(2). – P.243 – 260.
  6. Gulyayev V.I. Free vibrations of drill strings in hyper deep vertical bore-wells               /V.I. Gulyayev, O.I. Borshch // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2011 ― V. 78. ― P. 759 – 764.
  7. Gulyayev V.I. Modeling the energy-saving regimes of curvilinear bore-hole drivage/ V.I. Gulyayev, V.V. Gaidaichuk, E.N. Andrusenko, N.V. Shlyun// Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering. . – 2015. ― V. 137, №1. ― P. 011402-1 – 011402-8.
  8. Gulyayev V.I. The buckling of elongated rotating drill strings / V.I. Gulyayev,              V.V. Gaidaichuk, I.L. Solovjov, I.V. Gorbunovich //Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2009. – 67. – P.140–148.
  9. Gulyayev V.I. The computer simulation of drill column dragging in inclined bore-holes with geometrical imperfections / V.I. Gulyayev, S.M. Hudoly, L.V. Glovach // International Journal of Solids and Structures. – 2011. – V.48. – P.110–118.
  10. Gulyayev V.I. Simulation of torsion relaxation auto-oscillations of drill string bit with viscous and Coulombic friction moment models / V.I. Gulyayev, S.M. Hudoliy,           O.V. Glushakova // Journal of Multi-body Dynamics. – 2011 ― V. 225. ― P. 139 – 152.
  11. Gulyayev V.I. Sensitivity of resistance forces to localized geometrical imperfections in movement of drill strings in inclined bore-holes / V.I. Gulyayev, S.N. Khudoliy,           E.N. Andrusenko // Interaction and Multiscale Mechanics. – 2011. – V.4. – No.1. – P.1–16.
  12. Gulyayev V I. Nonholonomic dynamics of drill string bit whirling in a deep bore-hole /               V.I. Gulyayev, L.V. Shevchuk. // Journal of Multi-body Dynamics. – 2013 – V. 227, No.3. – P.234-244.
  13. Jansen J.D. Wirl and chaotic motion of stabilized drill collars / J.D. Jansen. // SPE Drilling Engineering. – 1992. – 7(2). – P.107 – 114.
  14. Neimark Ju.I. Dynamics of Nonholonomic Systems / Ju.I. Neimark, N.A. Fufaev. (Translation of mathematical monographs, 33, Amer. Math. Soc., Providence, RI), 1972. − 519p.
  15. Stroud D. Real-time whirl detector improves RSS reliability, drilling efficiency / D. Stroud, J. Pagett, D. Minett-Smith // Hart Exploration & Production Magazine. − 2011. − V.84, №8. − P.42 – 43.