Напружено-деформований стан низу обсадної колони у горизонтальній свердловині

Автор(и)

  • І. І. Палійчук ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9973-2019-4(73)-54-64

Ключові слова:

горизонтальна свердловина, обсадна колона, довгий стрижень, поздовжній згин, сила тертя, осьове стискання.

Анотація

Метою роботи є розроблення методики розрахунку параметрів напружено-деформованого стану низу обсадної колони, яку проштовхують у горизонтальну свердловину під час її спорудження. Довга колона на опорних елементах при просуванні перебуває у стані поперечного і поздовжнього згинів внаслідок дії власної ваги і сил тертя, які створюють осьові сили стиску колони. Останні є змінними по довжині та залежать від величин реакцій опор. Задача розв’язана шляхом інтегрування диференціального рівняння поздовжнього згину довгого стрижня під дією власної ваги. У першому наближенні знайдені реакції на опорних елементах без врахування осьових сил тертя. Знайдено загальний розв’язок основного диференціального рівняння деформацій горизонтальної колони труб з врахуванням тертя і осьових сил, які діють під час її просування. За його допомогою виведено формули для розрахунку прогинів, кутів поворотів перетинів стрижня, його внутрішніх згинальних моментів і поперечних сил на ділянках між опорами. Геометричні та силові параметри деформування труб на ділянках між опорами можна визначити із системи рівнянь сумісності поворотів перетинів та рівноваги опорних моментів. Ці рівняння містять параметри осьових сил, які теж підлягають визначенню із утвореної системи алгебраїчних рівнянь. Розв’язання задачі стає можливим завдяки залученню у цю систему рівнянь поперечних сил, які одержа¬ні на основі встановленого зв’язку між поперечними і осьовими силами у колоні та реакціями і силами тертя на опорах, що дало змогу одночасно визначати осьові стискальні сили. Розроблено методику лінеаризації системи алгебраїчних рівнянь та її ітераційного розв’язання з високою точністю. Завдяки значенням осьових сил, розрахованим у першому наближенні, система стає лінійною, а її ітераційне розв’язування дозволяє знайти шукані параметри з високою точністю. Отримані результати спрямовані на врахування вимог технології спорудження горизонтальної свердловини. Розглянуто вплив відхилень напрямку її ділянок від горизонталі на зміну напружено-деформованого стану обсадної колони. Також виведено формули для розрахунку оптимальної відстані між центраторами та знайдено розв’язки задачі для випадку протилежного напрямку її руху. Враховано додаткові моменти сил тертя, які діють на центраторах. Отримані результати служать для аналізу напружено-деформованого стану колони обсадних труб у технологічному процесі спорудження горизонтальної свердловини, що дозволяє підвищити надійність і довговічність її експлуатації.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Rachkevich R. V. In-Plane Bending of a Drill String During its Compression in a Horizontal Borehole. Strength of Materials. 2014. Vol. 46. No 6. P. 843–847. [in Ukrainian]

Gulyayev V. I., Glazunov S. N. Stability and Vibrations of a Rotating Drill String in a Horizontal Wellbore. Strength of Materials. 2017. Vol. 49. No 6. P. 769–777. [in Russian].

Vytvytskyi I. I., Seniushkovych M. V., Shatskyi I. P. Calculation of distance between elasticrigid centralizers of the casing. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universyte-tu. 2017. No 5. P. 29–35. [in Ukrainian]

Shatskyi I. P., Biletskyi Ya. S., Vytvytskyi I. I. Two-Side Estimates of Rigidity and Strength of Casing Centralizer. Odes'kyi Politekhnichnyi Universytet: Pratsi. 2014. No 1(43). P. 68–73. [in Ukrainian]

Shatskyi I., Velychkovych A., Vytvyt-skyi I., Seniushkovych M. Analytical models of contact interaction of casing centralizers with well wall. Engineering Solid Mechanics. 2019. No 7. P. 355-366.

Miller J. T., Su T., Dussan V. E. B., Pabon J., Wicks N., Bertoldi K., Reis P. M. Buckling-induced lock-up of a slender rod injected into a horizontal cylinder. International Journal of Solids and Structures. 2015. No 72. С. 153-164.

Kryzhanivskyi Ye. I., Paliichyk I. I., Malyk H. D. Large Deformations of the Casing String Under its Own Weight in the Curvilinear Well. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2018. No 6. P. 72-79. [in Ukrainian]

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-12-30

Як цитувати

Paliichuk І. І. . (2019). Напружено-деформований стан низу обсадної колони у горизонтальній свердловині. Prospecting and Development of Oil and Gas Fields, (4(73), 54-64. https://doi.org/10.31471/1993-9973-2019-4(73)-54-64

Номер

Розділ

ДОСЛІДЖЕННЯ ТА МЕТОДИ АНАЛІЗУ