RU2014132033A

RU2014132033A - Способ уменьшения колебаний буровой колонны

Info

Publication number: RU2014132033A
Application number: RU2014132033A
Authority: RU
Inventors: Оге КЮЛЛИНГСТАД
Original assignee: Нэшнел Ойлвелл Варко Норвей Ас
Priority date: 2012-01-24
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2016-03-20
Also published as: RU2609038C2; EP2807332A4; EP2807332A1; BR112014018097A2; WO2013112056A1; MX2014008927A; US9624762B2; CA2861990C; CA2861990A1; NO20120073A1; MX354261B; EP2807332B1; US20140360779A1; NO333959B1

Abstract

1. Способ уменьшения или предотвращения, по меньшей мере, осевых или крутильных колебаний в бурильной колонне (24) с буровым долотом (26), присоединенным к ее нижнему концу, и управляемой подъемным механизмом (8) и вращающим механизмом (6), присоединенными к ее верхнему концу, причем регулируемыми переменными являются вертикальная скорость и скорость вращения, а переменными отклика являются сила осевого натяжения и крутящий момент, отнесенные к верху бурильной колонны (24), отличающийся тем, что способ содержит следующие шаги:i) выбирают по меньшей мере одну подлежащую регулированию колебательную моду бурильной колонны;ii) выполняют мониторинг регулируемой переменной и переменной отклика, релевантных для указанной колебательной моды;iii) определяют период колебаний указанной моды;iv) оценивают динамическую скорость бурового долота на основании релевантных переменных отклика указанной моды;v) определяют импульс скорости, определяемый как ограниченное по времени изменение скорости на поверхности, способный генерировать колебания с амплитудой, по существу, равной амплитуде указанной оценочной скорости долота; иvi) инициируют регулируемое без обратной связи изменение скорости посредством добавления указанного импульса скорости к задающей скорость команде оператора, когда амплитуда указанной оценки скорости долота превышает определенный пороговый уровень, а противофаза указанной оценки скорости долота соответствует фазе генерируемого импульсом колебания.2. Способ по п. 1, в котором период указанной моды определяют теоретически на основании геометрии бурильной колонны путем решения системы уравнений граничных условий для ряда возможн

Claims

1. Способ уменьшения или предотвращения, по меньшей мере, осевых или крутильных колебаний в бурильной колонне (24) с буровым долотом (26), присоединенным к ее нижнему концу, и управляемой подъемным механизмом (8) и вращающим механизмом (6), присоединенными к ее верхнему концу, причем регулируемыми переменными являются вертикальная скорость и скорость вращения, а переменными отклика являются сила осевого натяжения и крутящий момент, отнесенные к верху бурильной колонны (24), отличающийся тем, что способ содержит следующие шаги:

i) выбирают по меньшей мере одну подлежащую регулированию колебательную моду бурильной колонны;

ii) выполняют мониторинг регулируемой переменной и переменной отклика, релевантных для указанной колебательной моды;

iii) определяют период колебаний указанной моды;

iv) оценивают динамическую скорость бурового долота на основании релевантных переменных отклика указанной моды;

v) определяют импульс скорости, определяемый как ограниченное по времени изменение скорости на поверхности, способный генерировать колебания с амплитудой, по существу, равной амплитуде указанной оценочной скорости долота; и

vi) инициируют регулируемое без обратной связи изменение скорости посредством добавления указанного импульса скорости к задающей скорость команде оператора, когда амплитуда указанной оценки скорости долота превышает определенный пороговый уровень, а противофаза указанной оценки скорости долота соответствует фазе генерируемого импульсом колебания.

2. Способ по п. 1, в котором период указанной моды определяют теоретически на основании геометрии бурильной колонны путем решения системы уравнений граничных условий для ряда возможных частот колебаний и нахождения пика в соответствующем спектре отклика.

3. Способ по п. 1, в котором оценку указанной скорости долота определяют посредством выполнения следующих шагов:

a) находят динамическую податливость колонны путем применения формулы (16) для определенной частоты моды;

b) находят комплексную амплитуду указанной переменной отклика путем вычисления интеграла Фурье указанной переменной по целому числу периодов с отставанием по времени;

c) определяют комплексную амплитуду указанной динамической скорости долота путем умножения указанной комплексной амплитуды отклика на вычисленную динамическую податливость и на произведение отрицательного значения мнимой единицы и угловой частоты указанной моды;

d) находят амплитуду и фазу указанной динамической скорости долота как, соответственно, модуль и аргумент указанной комплексной амплитуды; и

е) находят оценку скорости долота как сумму действительной части указанной комплексной амплитуды, скорости долота и измеренной регулируемой переменной.

4. Система для уменьшения или предотвращения, по меньшей мере, осевых или крутильных колебаний в бурильной колонне (24), отличающаяся тем, что содержит:

привод (16), выполненный с возможностью:

i) выбора по меньшей мере одной подлежащей регулированию колебательной моды бурильной колонны,;

ii) мониторинга регулируемой переменной и переменной отклика, релевантных для указанной колебательной моды, причем регулируемыми переменными являются вертикальная скорость и скорость вращения, а переменными отклика являются сила осевого натяжения и крутящий момент;

iii) определения периода колебаний указанной моды;

iv) оценки динамической скорости бурового долота на основании релевантных переменных отклика указанной моды;

v) определение импульса скорости, определяемого как ограниченное по времени изменение скорости на поверхности, способного генерировать колебания с амплитудой, по существу, равной амплитуде указанной оценочной скорости бурового долота; и

vi) инициирования регулируемого без обратной связи изменения скорости посредством добавления указанного импульса скорости к задающей скорость команде оператора, когда амплитуда указанной оценки скорости долота превышает определенный пороговый уровень, а противофаза указанной оценки скорости долота соответствует фазе генерируемого импульсом колебания.

5. Система по п. 4, дополнительно содержащая:

вращающий механизм (6), присоединенный между приводом (16) и бурильной колонной (24), причем вращающий механизм (6) выполнен с возможностью вращения бурильной колонны (24) в скважине (2) в ответ на сигнал от привода (16).

6. Система по п. 5, в которой вращающий механизм (6) является верхним приводом.

7. Система по п. 4, в которой привод (16) содержит программируемый контроллер (22), который управляет задаваемой скоростью и параметрами регулятора скорости.