Науковий вісник НГУ

Силова взаємодія обсадної колони зі стінками криволінійної свердловини

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №4 2022

Останнє оновлення: 01 вересня 2022

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 2695

Authors:

І.І.Палійчук, orcid.org/0000-0002-8443-2702, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

І.М.Ковбасюк, orcid.org/0000-0002-3653-2143, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О.Б.Марцинків, orcid.org/0000-0003-4583-5944, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

І.І.Витвицький, orcid.org/0000-0003-3782-3695, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2022, (4): 045 - 051

https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-4/045

Abstract:

Мета. Розроблення методики визначення осьових зусиль і реакцій стінок уздовж обсадної колони, що згинають її та надають їй вигнуту форму стовбура свердловини.

Методика. Обсадна колона представлена як дов­гий пружний стрижень у криволінійній свердловині. Для опису деформацій стрижня розроблена неодно­рідна система з чотирьох диференціальних рівнянь. Вона зведена до диференціального рівняння першого порядку відносно осьової сили. Його розв’язок був знайдений методом Бернуллі. Застосовано чисельне інтегрування диференціального рівняння.

Результати. Знайдено розподіл осьових зусиль уздовж обсадної колони з урахуванням кривизни свердловини й тертя, а також сил реакції стінок сверд­ловини. Розроблена методика чисельного інтегруван­ня таблиці інклінометричних вимірювань свердлови­ни. Отримані розрахункові формули для сил реакції, осьових сил, згинальних моментів і напружень, що діють в обсадних трубах у глибині свердловини.

Наукова новизна. Розв’язана задача враховує реакцію стінок і сили тертя, що створюють поз­довжній згин під час руху колони. Система диферен­ціальних рівнянь рівноваги доповнена кінематичним рівнянням Ейлера. За змінну інтегрування прийнято функцію зенітного кута, що є відомою завдяки таб­лиці даних інклінометрії. Розв’язана обернена задача – за кутовими деформаціями обсадної колони, що задані формою свердловини в інклінометричній таб­лиці, визначені всі невідомі внутрішні сили, а також зовнішня розподілена реакція, яка змушує колону повторювати форму свердловини.

Практична значимість. Розроблена методика до­зволяє виявити ділянки зі значним локальним збіль­шенням кривизни свердловини, що свідчать про їх утруднену прохідність. Це дає змогу точно визначити інтервали глибин для розширення діаметра свердло­вини, що є необхідним перед опусканням колони. За результатами аналізу можна визначити параметри напружено-деформованого стану обсадної колони, за якими прогнозувати її працездатність і ресурс роботи.

Ключові слова: обсадна колона, криволінійна свердловина, інклінометричні вимірювання, реакція стінки

References.

1. McSpadden, A. R., Coker, O. D., & Ruan, G. C. (2011). Advanced Casing Design with Finite-Element Model of Effective Dogleg Severity, Radial Displace­ments and Bending Loads. SPE Production and Operations Symposium, Oklahoma City, Oklahoma, USA. https://doi.org/10.2118/141458-MS.

2. Yin, F., & Gao, D. (2014). Mechanical analysis and design of cas2ing in directional well under in-situ stresses. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 20(9), 285-291. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2014.07.014.

3. Yanturin, R. A., Zainullin, A. F., Yanturin, A. Sh., & Gabzalilova, A. Kh. (2015). On methods of calculating the axial load in the columns of rods, drill pipes, casings and tubing strings. Oil industry, (1), 71-74.

4. Ai, C., Yu, F. H., Feng, F. P., Yan, M. S., & Wei, T. (2015). Calculating method for the axial force of wash­over string during extracting casing in directional well. Advances in Petroleum Exploration and Development, 9(1), 86-91. https://doi.org/10.3968/6634.

5. Musa, N. W. (2017). Elastic bending deformation of the drill strings in channels of curve wells. Modern Mechanical Engineering, (7), 1-7.

6. Zhang, Y., & Samuel, R. (2019). Engineers’ Dilemma: When to Use Soft String and Stiff String Torque and Drag Models. SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Calgary, Alberta, Canada. https://doi.org/10.2118/196205-MS.

7. Gang, W., Gang, L., Kai, W., & Yichen, L. (2020). Nu­merical simulation on the running process of the casing strings in directional well. 7^th International Forum on Electrical Engineering and Automation (IFEEA), 1005-1009. https://doi.org/10.1109/IFEEA51475.2020.00210.

8. Kryzhanivskyi, Ye. I., Paliichyk, I. I., & Malyk, H. D. (2018). Large deformations of the casing string under its own weight in the curvilinear well. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (6), 72-79. https://doi.org/10.29202/nvngu/2018/9.

9. Polyanin, A. D., & Zaitsev, V. F. (2017). Handbook of Ordinary Differential Equations: Exact Solutions, Methods, and Problems. Boca Raton, Florida: Chapman and Hall/CRC. https://doi.org/10.1201/9781315117638.

10. Paliichuk, I. I. (2018). The Interaction of the Casing String with the Walls of an Inclined, Curved and Horizontal Borehole Areas. Prospecting and Develop­ment of Oil and Gas Fields, 66(1), 27-37. Retrieved from https://rrngr.nung.edu.ua/index.php/rrngr/article/view/240.

11. Stenger, F. (2010). Handbook of Sinc Numerical Methods. Boca Raton, Florida: CRC Press. https://doi.org/10.1201/b10375.

• < Попередня
• Наступна >