ПРОЦЕС РУЙНУВАННЯ НЕГОЛОНОМНИХ В’ЯЗЕЙ ПРИХОПЛЕНОЇ БУРИЛЬНОЇ КОЛОНИ МЕТОДОМ ПОПЕРЕЧНИХ ВІБРАЦІЙ

Анотація

Запропоновано дискретно-континуальну математичну модель процесу звільнення прихопленої бурильної колони, що враховує динамічне збурення, пружну деформацію вільної частини компоновки бурильних труб, формування навантаження на прихоплену зону та динаміку прихопленої компоновки бурильних труб. Модель складено у випадку розміщення вібраційного механізму поблизу зони прихоплення бурової колони для збурення поперечних вібрацій. Задачу вивільнення бурильної колони розв’язано з урахуванням зовнішньої сили, згенерованої вібратором, і сил опору прихопленої труби, викликаних тиском на неї гірської породи. В основу запропонованого методу покладено рівняння поздовжніх і згинальних коливань пружного стрижня — диференціальні рівняння гіперболічного типу в частинних похідних з двома незалежними змінними, а також молекулярно-механічну теорію тертя. У процесі розв’язання систему диференціальних рівнянь зведено до задачі Штурма-Ліувілля з крайовими умовами І та ІІ роду з наступним застосуванням методу Фур’є. Одержано формули для визначення тиску породи на бурильну трубу для різноманітних видів прихоплень. Сформульовано рекомендації щодо зменшення коефіцієнта тертя за рахунок використання вібропристроїв. У підсумку отримано залежності, які дозволяють, скориставшись результатами геофізичних досліджень у свердловині, оцінити ефективність застосування вібраційних пристроїв для ліквідації аварій при бурінні, не порушивши міцності труб. Проведено аналіз впливу низькочастотних коливань на коефіцієнт тертя бурильних труб об стінку свердловини при збуренні поперечних вібрацій. Надано рекомендації щодо підбору частоти й амплітуди збурювальної сили, що дозволить вивільнити прихоплену колону труб і запобігти їх руйнуванню.