応用機械工学ジャーナル

概要

高角度井における軸振動ツールの数学的モデリング

エマニュエル・オモジュワ、ラマダン・アハメド、ジェームズ・アクエイ

実験およびフィールド研究により、ドリル ストリング内の軸振動ツール (AOT) によって誘発されるダウンホール振動は、高角度および長距離掘削井での摩擦を減らし、軸力の伝達を改善する最も効率的な方法であることが実証され続けています。AOT を含むドリル ストリング システムの動的応答をモデル化することは、振動ツールの機能テストを検証し、ダウンホール条件下での振動ツールの性能を予測するために非常に重要です。この研究では、地表およびダウンホール条件下での軸振動サポート ドリル ストリング (AOSD) システムの動的応答を予測するために使用される数学モデルを示します。このモデルは、ボトム ホール アセンブリ内での軸振動ツールの配置解析を実行するのに役立ちます。モデル開発における非線形運動方程式と変位励起の導入により、このモデルは既存のモデルとは異なります。軸振動ツールのバネ率は、変位励起の決定における重要な入力です。結果として得られる非線形運動方程式は線形化され、固有関数重ね合わせ法を使用して解が得られます。このモデルは、フィールド規模の軸振動ツールを使用して実施された実験から得られた公開された測定値を使用して検証されます。結果は、さまざまな軸変位、振動周波数、およびシステム圧力降下における予測と測定値が適切に一致していることを示しています。数学モデルの有用性は、観測された平均偏差が約 14.5% である公開された実験データによって検証されました。既存のモデルとは異なり、新しいモデルは、励起圧力降下と振動周波数が軸変位に及ぼす複合的な影響を考慮します。