ACTIVE CONTROL OF A DRILL STRING VIBRATION LOAD
UDC: 681.5:622.24
DOI: 10.33285/0132-2222-2021-1(570)-11-16
Authors:
BOGACHEV VALERY VIKTOROVICH 1,
BASHMUR KIRILL ALEKSANDROVICH 1,
PETROVSKY EDUARD ARKADIEVICH 1
1 Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russian Federation
Keywords: drill string, bit, vibrations, vibration damping, measurement, hydromechanical sensor, control, active system, flow rate, drilling mud
Annotation:
The paper considers the issues of control of the drill string (DS) dynamic loads, in particular, extensional vibrations the occurrence of which is caused by the modes of wells drilling and the tools used. Modern drilling rigs are equipped with the systems of production processes automation to minimization human factor and improve the drilling quality. Drill string vibrations can be controlled both in a passive or active way. The active systems proved to be the most efficient for continuous monitoring and control of the equipment state operated under vibration load. However, in the downhole conditions their main weak point is poor reliability of measuring elements. The paper provides the details of the control algorithm and describes the control system for DS vibration state. Such system uses a registering device - a hydromechanical vibration sensor that solved the problem of measurement reliability. The authors present the dependence of the drilling mud flow rate through the sensor’s cavity and its impact on the well tachometer readings on the basis of which the control system detects the presence of vibrations and their nature, therefore, the measurement system is built into a set of tools changing the well drilling mode.
Bibliography:
1. Акчурин Х.И., Трушкин О.Б. Устройства для измерения и регистрации силовых параметров работы породоразрушающих инструментов и бурильных колонн // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. - 2008. - № 3. - С. 12-20.
2. Петровский Э.А., Башмур К.А., Шадчина Ю.Н. Метод контроля вибрационного состояния бурильной колонны // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2019. - № 10. - С. 5-8. - DOI: 10.30713/0130-3872-2019-10-5-8
3. Янтурин Р.А., Янтурин А.Ш. Об основных видах продольных, крутильных и поперечных колебаний бурильной колонны // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2008. - № 1. - С. 5-9.
4. Guangjian Dong, Ping Chen. A review of the evaluation, control, and application technologies for drill string vibrations and shocks in oil and gas well // Shock and Vibration. - 2016. - Vol. 2016. - Article ID 7418635. - 34 p. - DOI: 10.1155/2016/7418635
5. Dareing D.W. Guidelines for controlling drill string vibrations // J. of Energy Resources Technology. - 1984. - Vol. 106, Issue 2. - P. 272-277. - DOI: 10.1115/1.3231051
6. Jansen J.D., van den Steen L., Zachariasen E. Active damping of torsional drillstring vibrations with a hydraulic top drive // SPE Drilling & Completion. - Society of Petroleum Engineers, 1995. - Vol. 10, Issue 4. - P. 250-254. - DOI: 10.2118/28911-PA
7. Petrovskii E.A., Bashmur K.A., Nashivanov I.S. Adaptive control of drill string vibrations // Chemical and Petroleum Engineering. - 2019. - Vol. 54, No 9-10. - P. 711-716. - DOI: 10.1007/s10556-019-00538-4
8. Башмур К.А., Петровский Э.А., Богачев В.В. Метод измерения вибраций скважинного инструмента при бурении скважин на нефть и газ // Автоматизация в промышленности. - 2019. - № 10. - С. 33-37.
9. Пат. 2705852 Рос. Федерация, МПК E21B 44/06. Способ управления вибрациями скважинного инструмента и оборудования и устройство для его осуществления / К.А. Башмур, В.В. Богачев, Э.А. Петровский; патентообладатель ФГАОУ ВО "Сибирский федер. ун-т". - № 2019116885; заявл. 31.05.2019; опубл. 12.11.2019, Бюл. № 32. - 14 с.
10. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1982. - 224 с.
Back to issue