Продольные колебания неоднородной бурильной колонны при наклонном бурении
В подавляющем большинстве случаев при проводке наклонно направленных скважин бурильная колонна «лежит» на нижней стенке скважины. В этом случае, при протекании волновых процессов, должна резко возрастать роль диссипативной силы, действующей по длине бурильной колонны. Диссипативные силы, действующие по длине бурильной колонны, находящиеся в наклонной скважине, являются комбинацией сил трения, подчиняющихся закону Амонтона - Кулона, и сил, независящих непосредственно от величины нормального давления. В данной работе исследуется проблема, связанная с распространением волнового возмущения вдоль неоднородной бурильной колонны с учетом силы сухого трения при наклонном бурении. Исследуется случай, когда бурильная колонна состоит из двух разнородных участков, эквивалентных участкам бурильных и утяжеленных бурильных труб. Разработана математическая модель протекания волновых процессов по бурильной колонне, состоящей из двух разнородных участков, с учетом кулоновской силы трения, при проводке наклонных скважин. Для решения нелинейной задачи, связанной с протеканием волновых процессов по длине бурильной колонны с учетом силы сухого трения, применяются метод осреднения и метод механического аналога, позволившие линеаризировать задачу. Проведенный анализ математической модели протекания волновых процессов вдоль бурильной колонны в наклонной скважине позволил установить взаимосвязь между параметрами (амплитудой и частотой) гармонического возмущения и механическими параметрами бурильной колонны, при которых забойное возмущение распространяется по бурильной колонне. Получены условия развития продольных резонансных колебаний и соотношение для определения границы полного затухания забойного возмущения при его распространении по бурильной колонне, состоящей из двух разнородных участков.