Расчет колебаний бурильной колонны в режиме реального времени в составе тренажерных систем

Предложена математическая модель динамики бурильной колонны в скважине для тренажерной системы реального времени, которая основана на модели длинного упругого стержня в оболочке при допущении малости углов изгиба. Продольные, крутильные и поперечные колебания колонны в этом случае описываются системой нелинейных уравнений в частных производных. Данная модель позволяет имитировать износ инструмента и механические осложнения, которые могут возникать в процессе бурения. На основе метода конечных элементов и неявной дискретизации по времени реализован алгоритм, имеющий линейную сложность в зависимости от количества конечных элементов. Он позволяет вести расчет как в реальном, так и в ускоренном времени. Коэффициенты модели настроены на основе неполных опытных данных, предоставленных операторами буровых платформ. Для определенных геологических условий, конфигурации оборудования и скважины представлены расчеты и получены различные режимы динамики, зависящие от управляющих параметров: зоны длительной остановки, равномерного и неравномерного вращения. Показано, что при попадании в режим неравномерного вращения резко снижается скорость движения в породе. Отображаемые в тренажерной системе величины (линейные и угловые скорости, нагрузки на различные элементы колонны, моменты вращения) хорошо согласуются с экспериментальными данными. Библиогр. 9 назв. Ил. 5.