Вход
  1. Главная
  2. Журналы
  3. «Газовая промышленность»
  4. Газовая промышленность 10.2022
Газовая Промышленность 10.2022

Краткое сообщение

УДК 622.24.053:004.942
(UDK 622.24.053:004.942)

Для получения доступа к статьям

Авторизуйтесь
Купить журнал

БУРЕНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО СКВАЖИН (DRILLING AND WELL CONSTRUCTION)

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ ВСЛЕДСТВИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ КРЕНА БУРОВОЙ ПЛАТФОРМЫ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ НА АКВАТОРИИ

(DRILL STRING STRESS-STRAIN STATE CAUSED BY DRILLING PLATFORM ROLLING DURING OFFSHORE OPERATIONS)

Известно, что точные аналитические решения задачи о напряженно-деформированном состоянии бурильной колонны при проведении работ на акватории с учетом собственного веса в условиях наличия кинематических воздействий связаны с существенными математическими проблемами и весьма неудобны в практическом применении. Об этом свидетельствуют, например, известные работы А.Е. Сарояна, А.Н. Папуши и других авторов. Как следствие, и в настоящее время вопросы построения достаточно простой и достоверной методики расчета бурильной колонны при проведении работ на акватории в условиях бортовой качки остаются актуальными. В статье представлен оригинальный приближенный способ решения задачи о напряженно-деформированном состоянии бурильной колонны при крене буровой платформы с учетом вертикальных воздействий. В нем сначала известными классическими методами строительной механики устанавливается форма изогнутой оси колонны, вызываемая только кинематическим воздействием (без учета силового) в виде угла поворота ее верхнего сечения. Затем на полученных горизонтальных перемещениях осуществляется учет дополнительных изгибающих моментов в стержне бурильной колонны от ее собственного веса и от растягивающего продольного усилия в устье скважины. Задача решается с помощью приближенного дифференциального уравнения изогнутой оси стержня. Это значит, что горизонтальные перемещения считаются достаточно малыми по сравнению с глубиной акватории. Решение дифференциального уравнения получается в замкнутой аналитической форме и не требует существенных вычислительных усилий. Поэтому предложенная методика расчета бурильных колонн при проведении работ на акватории весьма удобна для практической реализации в процессах проектирования указанных объектов.

Precise analytical solutions for calculation of a drill string stress-strain state during offshore operations considering its deadweight under kinematic impact are known to face substantial mathematical challenges, as well as to be quite inconvenient in practice. This is demonstrated, for example, in well-known papers by A.Ye. Saroyan, A.N. Papusha, and other authors. As a result, development of a sufficiently simple and reliable method for calculation of drill string behaviour during offshore operations in rolling conditions is still relevant today. This paper proposes an authentic approximate method to calculate drill string stress-strain state in drilling platform rolling conditions, taking into account vertical loads. At first, using known conventional methods of structural mechanics, we determine the shape of the string’s deflected axis caused by kinematic impact only and represented as an angle of rotation of the string’s upper section, without taking into account the force impacts. Then, based on the obtained horizontal displacements, we determine additional bending moments in the drill string pin caused by its deadweight and longitudinal tensile force in the wellhead. This is solved using the approximate differential equation for the pin’s deflected axis. It means that the horizontal displacements are considered to be reasonably minor compared to the depth of the water area. The differential equation has a closed analytical solution, and does not require significant computational efforts. Therefore, the method proposed to calculate drill string behaviour during offshore operations is highly practical for application in design of such structures.

БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА, БУРЕНИЕ НА АКВАТОРИИ, КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ, СИЛОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ, КРЕН БУРОВОЙ ПЛАТФОРМЫ, ПРИБЛИЖЕННЫЙ РАСЧЕТ, ГРАНИЧНОЕ УСЛОВИЕ, ИЗОГНУТАЯ ОСЬ, ВНУТРЕННЕЕ УСИЛИЕ

DRILL STRING, OFFSHORE DRILLING, KINEMATIC IMPACT, FORCE IMPACT, DRILLING PLATFORM ROLLING, APPROXIMATE CALCULATION, BOUNDARY CONDITION, DEFLECTED AXIS, INTERNAL FORCE

А.А. Котов, к.т.н., ФГАОУ ВО «Мурманский государственный технический университет» (Мурманск, Россия), kotovaa@mstu.edu.ru
Б.А. Коротаев, доцент, ФГАОУ ВО «Мурманский государственный технический университет», korotaevba@mstu.edu.ru

A.A. Kotov, PhD in Engineering, Murmansk State Technical University (Murmansk, Russia), kotovaa@mstu.edu.ru
B.A. Korotaev, Associate Professor, Murmansk State Technical University, korotaevba@mstu.edu.ru

Сароян А.Е. Проектирование бурильных колонн. М.: Недра, 1971. 181 с.

Сароян А.Е. Теория и практика работы бурильной колонны. М.: Недра, 1990. 262 с.

Папуша А.Н. Проектирование морской бурильной колонны и райзера: расчет на прочность, изгиб и устойчивость морской бурильной колонны и райзера в среде Methematica. М. и др.: Институт компьютерных исследований, 2011. 512 с.

Nierenberg W.A. Deep Sea Drilling Project. San Diego, CA, USA: Scripps Institution of Oceanography, 1972. 271 p.

DNV-ST-F101. Submarine pipeline systems // DNV GL: офиц. сайт. URL: https://www.dnv.com/oilgas/download/dnv-st-f101-submarine-pipelinesystems. html (дата обращения: 22.09.2022). Режим доступа: по подписке.

Котов А.А., Коротаев Б.А. Новые решения задачи об НДС бурильной колонны при бурении на акватории // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2021. № 5 (341). С. 9–14. DOI: 10.33285/0130-3872-2021-5(341)-9-14.

Kotov А.А., Korotaev B.A., Vaseha M.V., Smolskaia N.B. An approximate calculation of the S-lay method offshore pipeline // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 302. Article ID 012153. DOI: 10.1088/1755-1315/302/1/012153.

Дарков А.В., Шапошников Н.Н. Строительная механика. 12-е изд. СПб.: Лань, 2010. 656 с.

Инструкция по расчету бурильных колонн / сост. В.М. Валов и др. М.: ВНИИТнефть, 1997. 156 с.

Saroyan AYe. Design of Drill Strings. Moscow: Subsoil [Nedra]; 1971. (In Russian)

Saroyan AYe. Theory and Practice of Drill String Operation. Moscow: Subsoil; 1990. (In Russian)

Papusha AN. Design of Offshore Drill String and Riser: Calculation of Strength, Deflection, and Stability of Offshore Drill String and Riser in Methematica Software. Moscow: Institute for Computer Research [Institut kompyuternykh issledovanii]; 2011. (In Russian)

Nierenberg WA. Deep Sea Drilling Project. San Diego, CA, USA: Scripps Institution of Oceanography; 1972. DNV. DNV-ST-F101. Submarine pipeline systems. Available from: https://www.dnv.com/oilgas/download/dnv-st-f101-submarinepipelinesystems. html [Accessed: 22 September 2022]. (Available upon subscription)

Kotov AA, Korotaev BA. New solutions to the problem of a drill string value added tax (VAT) when drilling in the water area. Construction of Oil and Gas Wells on Land and Sea [Stroitel’stvo neftyanykh i gazovykh skvazhin na sushe i na more]. 2021; 341(5): 9–14. https://doi.org/10.33285/0130-3872-2021-5(341)-9-14. (In Russian)

Kotov АА, Korotaev BA, Vaseha MV, Smolskaia NB. An approximate calculation of the S-lay method offshore pipeline. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019; 302: article ID 012153. https://doi.org/10.1088/1755-1315/302/1/012153.

Darkov AV, Shaposhnikov NN. Structural Mechanics. 12th ed. Saint Petersburg: Doe [Lan’]; 2010. (In Russian)

Valov VM, Danilenko OD, Dzhafarov II, Ivanovskij VP, Kuznecov VF, Sarkisov GM, et al. Instruction on Drill String Design. Moscow: VNIITneft [Nauchnoissledovatel’skij institut razrabotki i ekspluatatsii neftepromyslovykh trub]; 1997. (In Russian)

Назад к журналу
NEFTEGAS.info

Внимание к деталям — от идеи
до воплощения! Только актуальная информация и свежие новости.

О нас

 

 

Контакты

108811, г. Москва, Киевское ш.,
Бизнес-парк «Румянцево», корп. Б,
подъезд 5, офис 506 Б

+7 (495) 240-54-57