Визначення інертності та кінетичної енергії махових мас бурильної колони при роторному бурінні

Abstract

Стаття присвячена дослідженню динамічних явищ у бурильній колоні, виходячи з енергетичних позицій. Тертя викривлених ділянок бурильної колони до стінок свердловини та зміна моменту опору на долоті є основними причинами нерівномірності її обертання. Для обертання бурильної колони із визначеною нерівномірністю затрачається певна кінетична енергія її махових мас. Сформульовано задачу щодо визначення моменту інерції та кінетичної енергії махових мас бурильної колони при роторному бурінні за методом Ф. Віттенбауера. Даний метод реалізовано завдяки промисловим дослідженням режимних параметрів буріння свердловини. Для вирішення поставленої задачі проведено дослідження функцій зміни зведеного моменту інерції бурильної колони, зведеного моменту сил та приросту кінетичної енергії залежно від змінного параметру – глибини свердловини. Шляхом виключення вказаного змінного параметру із залежностей зміни зведеного моменту інерції та приросту кінетичної енергії отримано функцію енергоінерції, за якою визначено момент інерції та кінетичну енергію махових мас бурильної колони. Вирішення поставленої задачі надалі сприятиме пошуку енергоощадних режимів роботи бурильної колони.

The article deals with the dynamic phenomena in the drill string based on the energy positions. The friction of the drill string curved sections to the wall and the change of resistance on the bit are the main causes of uneven rotation. A definite amount of its rotating mass kinetic energy is spent to rotate the drill string with the specified unevenness. The problem on determining the moment of inertia and kinetic energy of the drill string rotating mass during rotary drilling based on the method of F. Vittenbauer has been defined.This method is implemented due to industrial research of the drilling operational parameters. To solve this problem the research of changes in the equivalent moment of inertia of the drill string, equivalent moment of kinetic energy force and growth depending on the well depth have been conducted. By removing the specified variables from dependency of change of the equivalent moment of inertia and the growth of kinetic energy, the energy-inertia function defining the moment of inertia and kinetic energy of the drill string rotating mass has been obtained. The solution to this problem will further promote the search for the energy-saving modes of the drill string.