О СОБСТВЕННЫХ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЯХ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

А. Г. Хакимов, Э. И. Сатыев

Аннотация


При строительстве скважин основным элементом, ограничивающим надежность и работоспособность бурильной установки, является бурильная колонна. Наибольшее число отказов бурильных колонн вызвано обрывами бурильных труб. Предполагается, что обрыву бурильной трубы предшествует появление участка с продольным сквозным радиальным разрезом или участка с надрезом с меньшей площадью поперечного сечения. Продольный разрез или трещина в стержне не определяется по собственным частотам продольных или изгибных колебаний, так как в зоне разреза не происходит уменьшение площади и осевых моментов инерции поперечного сечения стержня. Поэтому здесь рассматриваются собственные крутильные колебания бурильной колонны с повреждением в виде продольного сквозного радиального разреза и с дефектом в виде надреза. Получено, что при расположении разреза или надреза в узле колебаний собственные частоты не зависят от длины разреза или надреза. С возрастанием длины разреза или надреза низшие частоты собственных крутильных колебаний уменьшаются. Для продольного сквозного разреза бурильной колонны изменения собственных частот крутильных колебаний значительны по сравнению с изменениями аналогичных частот для бурильной колонны с поперечным надрезом. По двум собственным частотам крутильных колебаний определяются начальная координата и длина продольного сквозного радиального разреза бурильной колонны. По трем собственным частотам крутильных колебаний определяются координата, длина и параметр надреза бурильной колонны.

Ключевые слова


coordinate of notch;drill string;initial coordinate of cut;lateral notch;length of cut;length of notch;natural frequencies;notch parameter;through-thickness radial lengthwise cut;torsional vibrations;бурильная колонна;длина надреза;длина разреза;координата надреза;крутильные колебания;начальная координата разреза;параметр надреза;поперечный надрез;продольный радиальный сквозной разрез;собственные частоты

Полный текст:

PDF

Литература


Ильгамов М.А. Диагностика повреждений вертикальной штанги. Труды института механики УНЦ РАН. Вып. 5. Уфа: «Гилем», 2007, С. 201-211.

Ватульян А.О., Солуянов Н.О. Об определении местоположения и размера полости в упругом стержне // Дефектоскопия. 2005. №9. С. 44-56.

Ватульян А.О. Обратные задачи в механике деформируемого твердого тела. М.: Физматлит, 2007. 224 с.

Biscontin G., Morassi A., Wendel P. Asymptotic separation of spectrum in notched rods. J. Vibr. and Control. 1998. V. 4. No. 3. P. 237-251.

Friswell M.I. Damage identification using inverse methods // Phil. Trans. R. Soc. A. 2007. P. 365. 393 - 410.

Gladwell G. M. L. Inverse Problems in Vibration. Dordrecht, etc: Kluver, 2004. = Глэдвелл Г.М.Л. Обратные задачи теории колебаний. М.: Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2008. 608 с.

Benatar D., Rittel D., Yarin A. L. Theoretical and experimental analysis of longitudinal wave propagation in cylindrical viscoelastic rods // J. Mech. and Phys. Solids. 2003. V. 51. No. 8. P. 1413-1431.

Бовсуновский А.П., Бовсуновский O.A. Использование нелинейных резонансов для диагностики закрывающихся трещин в стержневых элементах // Проблемы прочности. 2010. № 3. С. 125-141.

Сафина Г.Ф. Исследование по крутильным колебаниям вала с дисками // Дефектоскопия. 2011. Т. 47. № 3. С. 51-65.

Интегральный диагностический признак идентификации повреждений в элементах стержневых конструкций/ Акопьян В.А. [и др.] // Контроль. Диагностика. 2012. № 7. С. 50-56.

Demma A., Cawley P., Lowe M. The reflection of the fundamental torsional mode from cracks and notches in pipes, J. Acoust. Soc. Am. 114 (2) (2003) 611– 625.

Хакимов А.Г. О собственных колебаниях полого вала с продольным сквозным радиальным разрезом // Дефектоскопия. 2013. Т. 49. № 6. С. 32-37.

Хакимов А.Г. Диагностика повреждений вертикальной штанги на упругой подвеске // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. 2010. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Khakimov/Khakimov_1.pdf (дата обращения: 06.09.2010).

Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Наука. 1986. 512 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2014-6-120-153

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.