Разработка программного модуля для моделирования перемещений бурильной колонны
DOI:
https://doi.org/10.26577/JMMCS2023v119i3a10Ключевые слова:
математическая модель, нелинейный, программный модуль, колебания, бурильная колоннаАннотация
В данной работе разрабатывается программный модуль для расчета перемещений бурильной колонны с учетом влияния потока промывочной жидкости, внешних нагрузок и контактного взаимодействия бурильной колонны со стенками скважины. В основе модуля лежит обобщенная нелинейная математическая модель пространственных поперечных колебаний бурильной колонны. При построении математической модели использованы нелинейная теория упругости В.В. Новожилова и вариационный принцип Остроградского-Гамильтона. Для создания программного модуля используется универсальный язык Wolfram Language со встроенным вычислительным интеллектом. Модуль включает функции для выполнения 2D визуализации пространственных перемещений бурильной колонны, построения фазовых портретов решения и проведения сравнительного анализа получаемых численных результатов. Разработанный модуль позволяет прогнозировать динамику бурильной колонны до непосредственного начала бурения скважин за счет возможности предварительной настройки параметров буровой системы и учету факторов окружающей среды в процессе моделирования для обеспечения быстрой, безопасной и эффективной разведки и добычи полезных ископаемых.
Библиографические ссылки
Jianhong F., Kexiong S., Zhi Z., Dezhi Z., Fei L., Xin X., Xin Z., "Stress analysis on drilling string vibration in gas drilling," Energy Procedia 16 (2012): 1264-1268.
Ytrehus J.D., Taghipour A., Golchin A., Prakash B., Saasen A., "The effect of different oil based drilling fluids on mechanical friction," in Int. Conf. on Offore Mechanics and Arctic Engineering 56581 (2015): 1264-1268.
Wang R., Xiaoqin L., Guiqiu S., Shihua Z., "Non-Linear Dynamic Analysis of Drill String System with Fluid-Structure Interaction," Appl. Sci. 11(19) (2021): 9047.
Liu Y., Gao D., "A nonlinear dynamic model for characterizing downhole motions of drill-string in a deviated well," J.
Nat. Gas Sci. Eng. 38 (2017): 466-474.
Ma Y., Hong D., Cheng Z., Cao Y., Ren G., "A multibody dynamic model of the drilling system with drilling fluid," Adv.
Mech. Eng. 8(7) (2016): 1-16.
Yang C., Wang R., Han L., Xue Q., "Analysis on the lateral vibration of drill string by mass effect of drilling fluid,"
Mech. Sci. 10 (2019): 363-371.
Wang B., Wang Z., Wang L., Sun P., "Effect of annular gas-liquid two-phase flow on dynamic characteristics of drill
string," Shock Vib. 2021 (2021): 1-13.
Chang X.P., Li X., Yang L., Li Y.H., "Vibration characteristics of the stepped drill string subjected to gas-structure
interaction and spinning motion," J. Sound Vib. 450 (2019): 251-275.
"Mining," https://www.sap.com/industries/mining.html, Accessed 04.10.2020.
Novozhilov, V.V. Foundations of the Nonlinear Theory of Elasticity. New York: Dover Publications, 1999.
Kudaibergenov Askar K., Kudaibergenov Askat K., Khajiyeva L.A. "On nonlinear spatial vibrations of rotating drill strings under the effect of a fluid flow," WSEAS Trans. Appl. Theor. Mech. 18 (2023): 75-83.
