ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Анализ устойчивости движения колонны труб в тиксотропной жидкости из "Нелинейные и неравновесные эффекты в реологически сложных средах" СООСНЫМИ цилиндрами, один из которых (внутренний) движется с некоторой скоростью. В случае стационарного движения вязкой и вязкопластичной жидкости эта задача решена в работах [80, 213]. Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования показывают, что существенное влияние на величину гидродинамического давления оказывают силы инерции, а также эффекты, связанные с переменностью реологических параметров буровых жидкостей [151, 130, 179]. [c.224] В данном разделе проводится анализ устойчивости движения колонны труб при проведении спускоподъемных операций. Поскольку применяемые в бурении глинистые и цементные растворы являются тиксотропными средами, то при постановке задачи учитывается зависимость вязкости жидкости от концентрации разрушенных связей. [c.224] Пусть в скважине радиусом, заполненной тиксотропиой жидкостью, движется вниз закрытая снизу колонна труб, внешний радиус которых равен / 2- Тогда эпюра скорости жидкости в кольцевом пространстве между скважиной и трубами будет иметь вид, представленный на рис. 7.7. Пусть — скорость смотки троса с барабана буровой лебедки. Она определяется бурильщиком и поэтому может считаться заданной функцией времени =f t). Из-за упругости тросов, на которых висит колонна, скорость последней может существенно отличаться от (известно, что амплитуда колебаний скорости колонны, вызванных упругостью талевой системы, достигает 30 % от скорости движения троса [130]). Поэтому в схему, изображенную на рис. 7.7, введем пружину, расположенную между концом троса, сматывающегося с барабана лебедки (точкой Л) и верхним концом бурильной колонны. Для полноты можно считать, что эта пружина моделирует упругость не только талевой системы, но и самой колонны труб. [c.224] Часто при оценке величины гидродинамического давления скорость троса (функцию /( )) считают постоянной. Более точный подход подразумевает учет того, что период спуска одной связки из нескольких труб (свечи) делится на три этапа разгон, движение с установившейся скоростью и торможение. [c.226] Для оценки коэффициентов этой системы примем следующие значения параметров Ку =10 10 м, / 2 = 5 10 м, Ыд= м/с, = 10 м, р = , Ъ-10 кг/м, М = 3-10 кг, т = 3,5-10 кг, к = 5 -10 Н/м, Рд=5-10 1/Па, =60 м //() =0,1 Па с, // =0,01 Па с, Ву =0,01. [c.229] Вначале считалось, что скорость спуска колонны постоянна /, = и у и исследовалась зависимость характера движения от значения. Показано, что при этом наблюдается та же бифуркационная картина (устойчивое движение с неразрушенной структурой - бифуркации Фейгенбаума -хаос - обратные бифуркации Фейгенбаума - устойчивое движение с разрушенной структурой), что и в случае движения в ротационном вискозиметре. [c.229] Показано, что колебания гидродинамического давления, вызванные неустойчивым движением колонны, могут стать весьма значительными ( 3 МПа). [c.230] Таким образом, движение колонны труб, сопровождающееся интенсивным разрушением структуры жидкости, может потерять устойчивость за счет возникновения периодических и стохастических колебаний, приводящих к опасным пульсациям гидродинамического давления на стенки скважины. Полученные выше результаты важны для понимания механизмов возникновения осложнений в процессе бурения и могут оказаться полезными при выборе режимов проведения спускоподъемных операций. [c.231] Вернуться к основной статье