МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРУЖНОГО ЗГИНАННЯ БУРИЛЬНОЇ КОЛОНИ У КАНАЛІ КРИВОЛІНІЙНОЇ НАФТО - ГАЗОВОЇ СВЕРДЛОВИНИ

Заголовок (російською): 
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРУГОГО ИЗГИБАНИЯ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ В КАНАЛЕ КРИВОЛИНЕЙНОЙ НЕФТЕ – ГАЗОВОЙ СКВАЖИНЫ
Заголовок (англійською): 
MATHEMATICAL MODELING OF THE DRILL STRING BENDING ELASTIC CHANNEL CURVILINEAR OIL AND GAS BOREHOLES
Автор(и): 
Гайдайчук В.В.
Левківська Л.В.,
Ковальчик Я.І.
Автор(и) (англ): 
Gaidaichuk V.V.
Levkivska L.V.
Кovalchyk Y.I.
Ключові слова (укр): 
бурильна колона, криволінійна свердловина, прямі та обернені задачі, геометричні недосконалості, внутрішні і зовнішні сили
Ключові слова (рус): 
бурильная колонна, криволинейная скважина, прямые и обратные задачи, геометрические несовершенства, внутренние и внешние силы
Ключові слова (англ): 
drill string, curvilinear bore-hole, direct and inverse problems, geometric imperfections, internal and external forces
Анотація (укр): 
Використовуючи теорію гнучких криволінійних стержнів, поставлено задачу про пружне згинання бурильних колон у каналах криволінійних свердловин з геометричними недосконалостями їх осьових ліній при виконанні технологічних операцій буріння. Розроблене математичне забезпечення для аналізу цього явища. Чисельними методами досліджено чутливість зовнішніх та внутрішніх силових факторів, які діють на колону, до значень геометричних параметрів цих недосконалостей, а також до режиму виконання спуско-підіймальних операцій. Наведено результати комп’ютерного моделювання.
Анотація (рус): 
Используя теорию гибких криволинейных стержней, поставлена задача об упругом изгибании бурильных колонн в каналах криволинейных скважин с геометрическими несовершенствами их осевых линий при выполнении технологических операций бурения. Создано математическое обеспечение для анализа этого явления. Численными методами исследовано влияние внешних и внутренних силовых факторов, действующих на колонну, на значения геометрических параметров этих несовершенств, а также на режим выполнения спуско-подъёмных операций. Приведены результаты компьютерного моделирования.
Анотація (англ): 
Using the theory of curvilinear flexible rods, the problem of elastic bending of drill strings in the channels of curvilinear boreholes with geometric imperfections of their axial lines when performing the drilling operation is posed. The improved mathematical model of non-linear elastic deforming of drill strings in the channels of curvilinear boreholes is created. In the model, the stiffnesses in bending, inhomogeneous gravity forces as well as forces of contact and friction interaction of the drill columns with the bore-hole wall are taken into consideration. On the basis of usage of a specially chosen movable reference frame, the simplified constitutive equations are elaborated. They differ by absence of singularities connected with transformation of the radii of curvature and twist into infinity. Through the use of computer simulation methods the problems about determining the resistance forces and moments in performing lifting-lowering operations are solved. The investigation of the forces sensitivity to the bore-hole trajectory shape is carried out. The problems about modeling of elastic bending and origin of critical states for drill strings in curvilinear bore-holes with spiral and cosinusoidal imperfections are solved.To the consideration were taken lower fragments of wells, the axial line of which is conventionally straight and inclined to the horizontal plane at an angle, as well as whole composite wells, consisting of the upper curvilinear section and the lower conditionally rectilinear. In both cases, it was considered that geometric imperfections in the form of a circular cylindrical spiral or flat harmonic with the same values of their amplitude values and wavelengths were imposed on straight lines on the axial line. The diapasons of geometry and imperfection parameters corresponding to favorable and unfavorable regimes of functioning are found; their critical values corresponding to the drill columns sticking are calculated.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 97, 2016
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of materials and theory of structures, 97, 2016
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
pdf
Документ: 
04-97_gayd_levk_kov.pdf
Дата публікації: 
30 June 2016
Номер збірника: 
97
Університет автора: 
Strength of materials and theory of structures, 97, 2016 ; Національний транспортний університет; Національна академія образотворчого мистецтва та архітектури
Литература: 
  1. Brett J.F., Beckett A.D., Holt C.A., Smith D.L. Uses and limitations of drillstring tension and torque models for monitoring hole conditions. SPE Drill. Eng. 1989. No. 4. P. 223 – 229.
  2. Sawaryn, S.J., Thorogood J.L. ’’A compendium of directional calculations based on the minimum curvature method’’// SPE Drilling & Completion, 2005, March, - p. 24-36.
  3. Mitchell R.F., Samuel R. How good is the torque / drag model? SPE Drilling & Completion. 2009. P. 62 – 7. March.
  4. Гуляев В.И., Гайдайчук В.В., Кошкин В.Л. Упругое деформирование, устойчивость и колебания гибких криволинейных стержней. – Киев: Наукова думка, 1992. – 344 c.
  5. Гайдайчук В.В, Худолій С.М., Гловач Л.В. Теоретична ідентифікація сил опору, що діють на криволінійні бурильні колони // Опір матеріалів і теорія споруд. – 2006. – №78. – C. 52 – 60.
  6. Гуляев В.И., Гайдайчук В.В., Соловьев И.Л., Гловач Л.В. Компьютерное моделирование сил сопротивления, действующих на криволинейные бурильные колонны // Проблемы прочности. – 2007. – № 5, – C. 55 – 67.
  7. Gulyayev V.I., Hudoly S.M., Glovach L.V. The computer simulation of drill column dragging in inclined bore-holes with geometrical imperfections // International Journal of Solids and Structures. – 2011. – V.48. – P. 110 – 118.
  8. Гуляєв В.І., Андрусенко О.М., Левківська Л.В. Мінімізація сил опору при осьовому русі бурильної колониу криволінійній свердловині // Вісник Національного транспортного університету. Серія ”Технічні науки”. Науково-технічний збірник. Випуск 1 (31), 2015. – C. 145 – 152.
References: 
  1. Brett J.F., Beckett A.D., Holt C.A., Smith D.L. Uses and limitations of drillstring tension and torque models for monitoring hole conditions. SPE Drill. Eng. 1989. No. 4. P. 223 – 229.
  2. Sawaryn, S.J., Thorogood J.L. ’’A compendium of directional calculations based on the minimum curvature method’’// SPE Drilling & Completion, 2005, March, - p. 24-36.
  3. Mitchell R.F., Samuel R. How good is the torque / drag model? SPE Drilling & Completion. 2009. P. 62 – 7. March.
  4. Gulyayev V.I., Gaidaichuk V.V., Koshkin V.L. Elastic Deforming, Stability and Vibrations of Flexible Curvilinear Rods. – Kiev, Naukova Dumka, 1992. – 344 р.
  5. Gaidaichuk V.V., Hudoly S.M., Glovach L.V. Theoretical identification of resistance forces acting on curvilinear drill strings // Strength of Materials and Theory of Structures. − 2006. − № 78. − P. 52 − 60.
  6. Gulyayev V.I., Gaidaichuk V.V., Solovjov I.L., Glovach L.V. Numerical simulation of the resistance forces acting on the curvilinear drill strings// International scientific and technical Journal Problems of strength. – 2007. – V. 5. – P. 55 – 67.
  7. Gulyayev V.I., Hudoly S.M., Glovach L.V. The computer simulation of drill column dragging in inclined bore-holes with geometrical imperfections // International Journal of Solids and Structures. – 2011. – V.48. – P. 110 – 118.
  8. Gulyayev V.I., Andrusenko E.N., Levkivska L.V. Minimization of resistance forces in axial motion of a drill string in a curve bore-hole // Visnyk National Transport University. Series ”Technical sciences”. Scientific and Technical Collection. – Kyiv. National Transport University. 2015. – Issue 1 (34). – P. 145 – 152.