Влияние создаваемой горной породой напряжение на находящуюся в ней трубу. Деформация трубы.

[bazeus 0]

Здравствуйте. Нужна помощь в расчёте деформации бурильной колонны от напряжений, создаваемых горной породой. 

Обучаюсь на 3 курсе, пишу научную работу на эту тему.

Начал с малого: смоделировал бурильную колонну в Компас-3D (2600 метров по стволу), загрузил в Ansys Workbench, создал сетку (Mesh), приложил линейное давление по стволу.

2 часа считало, выдало неизвестную ошибку.
Руководитель по научке посоветовал начать с другой стороны подходить к решению, смоделировать горную породу, в неё загрузить стальную трубу. Посмотреть деформацию. 
И так насаживать направление, кондуктор и эксплуатационную колонну поэтапно.
Подвох в том, что в интернете не могу найти видеоролика примерно на эту тему. Не понимаю, с чего начать решать данную задачу.

[maxx2000 533]

реальная колонна 2600м? или она всё-таки скручена из кусков? И насколько я понимаю такие расчёты, прикладывать надо не одну силу. Тут действуют несколько приложенных сил. Одна давит на колонну, вторая её крутит, третья пытается крутить в обратную сторону, четвёртая это сопротивление породы. Начни с небольшого отрезка и сетки покрупнее

[bazeus 0]

Ошибся. Обсадная колонна по стволу 2600 м (эксплуатационная). У меня сверхглубокая нефтяная скважина, поэтому так. То есть это скрученные из стальных труб колонна, но я принимаю это как за одну цельную.
Всё же состоит вопрос в том, как смоделировать горную породу в Ansys с обсаженной трубой, и найти зависимость деформации трубы от напряжения, создаваемой горной породой. Попытался сформулировать правильно идею.

Спасибо за ответ!

5 часов назад, maxx2000 сказал:

реальная колонна 2600м? или она всё-таки скручена из кусков? И насколько я понимаю такие расчёты, прикладывать надо не одну силу. Тут действуют несколько приложенных сил. Одна давит на колонну, вторая её крутит, третья пытается крутить в обратную сторону, четвёртая это сопротивление породы. Начни с небольшого отрезка и сетки покрупнее

 

[soklakov 1 475]

21 час назад, bazeus сказал:

2 часа считало, выдало неизвестную ошибку.

Мало информации.)

[rasta89 113]

13.11.2022 в 16:02, bazeus сказал:

Ошибся. Обсадная колонна по стволу 2600 м (эксплуатационная). У меня сверхглубокая нефтяная скважина, поэтому так. То есть это скрученные из стальных труб колонна, но я принимаю это как за одну цельную.
Всё же состоит вопрос в том, как смоделировать горную породу в Ansys с обсаженной трубой, и найти зависимость деформации трубы от напряжения, создаваемой горной породой. Попытался сформулировать правильно идею.

Спасибо за ответ!

 

Как-то я тоже задумывался над такой задачей, давненько.

Одна задача и очень много условий, факторов и воздействий на трубу, для МКЭ это очень объемная работа.

1. Бурится долотом при помощи забойного движка (колонна не вращается ротором)? Вы планируете смоделировать разрушение горной породы в Вашем расчете? Это просто гигантский раздел в области МКЭ расчетов.

Кроме того там еще присутствует раздел CFD, при бурении область бурения моется буровым раствором.

2. "Сопротивление" долоту передается на бурильную колонну , + давление бурового раствора в ней.

3. Кроме того скважина не идеально ровная, она изгибается. В радиусах гиба колонны напряжения в трубе будут больше из-за более сильного контакта с горной породой.

4. Если упростить задачу до идеально ровной скважины, тогда еще потерю устойчивости нужно будет считать.

 

Нужно упрощать задачу, причем значительно.

Например, взять отрезок колонны ближе к долоту, задать условное сопротивление от бурения на колонну. Вокруг трубы смоделировать горную породу и задать контакт со всеми условиями. Задать давление в трубе + воздействие с устья. Все это решить сначала в плоской задаче. Объемная задача потребует огромных вычислительных мощностей, трубу можно задать шеллом а с горной породой подумать. Кроме того определиться с материалом, нужны ли пластические свойства материала (билинейное упрочнение) при решении, или обойтись изотропными.

 

 

Кстати в сети есть excel программы для подобных вычислений, причем с солидным набором функционала. Обязательно посмотрите. Может быть и МКЭ не нужно будет.

[bazeus 0]

25.11.2022 в 23:02, rasta89 сказал:

Как-то я тоже задумывался над такой задачей, давненько.

Одна задача и очень много условий, факторов и воздействий на трубу, для МКЭ это очень объемная работа.

1. Бурится долотом при помощи забойного движка (колонна не вращается ротором)? Вы планируете смоделировать разрушение горной породы в Вашем расчете? Это просто гигантский раздел в области МКЭ расчетов.

Кроме того там еще присутствует раздел CFD, при бурении область бурения моется буровым раствором.

2. "Сопротивление" долоту передается на бурильную колонну , + давление бурового раствора в ней.

3. Кроме того скважина не идеально ровная, она изгибается. В радиусах гиба колонны напряжения в трубе будут больше из-за более сильного контакта с горной породой.

4. Если упростить задачу до идеально ровной скважины, тогда еще потерю устойчивости нужно будет считать.

 

Нужно упрощать задачу, причем значительно.

Например, взять отрезок колонны ближе к долоту, задать условное сопротивление от бурения на колонну. Вокруг трубы смоделировать горную породу и задать контакт со всеми условиями. Задать давление в трубе + воздействие с устья. Все это решить сначала в плоской задаче. Объемная задача потребует огромных вычислительных мощностей, трубу можно задать шеллом а с горной породой подумать. Кроме того определиться с материалом, нужны ли пластические свойства материала (билинейное упрочнение) при решении, или обойтись изотропными.

 

 

Кстати в сети есть excel программы для подобных вычислений, причем с солидным набором функционала. Обязательно посмотрите. Может быть и МКЭ не нужно будет.

Скважина законченная (то есть скважина законченная, обсадные колонны зацементированы и готова приступить к эксплуатации). Нужно определить напряжение на ствол. 
На неделе подойду в центр моделирования в унике, подскажут, отпишу сюда.
Спасибо за ответ, в excel обязательно посмотрю. 

[soklakov 1 475]

16 часов назад, bazeus сказал:

Нужно определить напряжение на ствол. 

Гидростатика же в запас. Достаточно.