Regisztráció és bejelentkezés

Irányított mélyfúrás stabilitása

Irányított mélyfúrás stabilitása

Morapitiye Sunil BSc II. évf., Várnai Péter BSc II.évf.

email: sunil@mailbox.hu, petervrn@gmail.com

Konzulens: Dr. Stépán Gábor egyetemi tanár, Műszaki Mechanikai Tanszék

email: stepan@mm.bme.hu

Napjaink aktuális problémája az olajfúrás technológiájának fejlesztése. Egy olajlencsébe ugyanis nem feltétlenül egyenesen felülről, hanem oldalról érdemes belefúrni. Ez esetben komoly kihívást jelent a fúrás menet közbeni irányítása, mivel mélyfúráskor a merev fúrótest stabilizálása nehézkes, kevés információ áll rendelkezésre a fúrás valós irányáról. TDK munkánkban ennek a mai napig megoldatlan problémának egy alapvető részfeladatával kezdtünk el foglalkozni, nevezetesen a fúróegység és a fúrás folyamatának egy egyszerűsített modelljét elemeztük.

A vizsgált modellben a szakirodalom alapján a fúróegységet tökéletesen merevnek, a fúrófejet tökéletesen hegyesnek tekintettük, tömegüket elhanyagoltuk, míg a fúrótestet két helyen gyűrűkkel rögzítettük a nála szélesebbre fúrt üreg falához képest. E rögzítések jelentősége, hogy helyzetük meghatározza a fúrófej mozgását, és így a fúrás irányát, annak stabilitását. Matematikailag ez egy olyan függvénnyel írható le, amelynek adott értéke függ két, előzőleg felvett értéktől. Dolgozatunkban az ilyen típusú függvények stabil tartományait térképeztük fel a rendszer paramétereinek terében, és ezek alapján vontunk le következtetéseket a mélyfúrás kiválasztott modelljének dinamikai viselkedésével kapcsolatban.

Munkánk során programokat írtunk a stabil paramétertartományok megjelenítésére, azok elemzésének könnyítésére. A matematikai eredmények és a programok összevetéséből az derül ki, hogy a fúrás csak igen ritka esetekben lehet stabilis, és ekkor is csak a stabilitás határán van, azaz végtelenül érzékeny a rögzítőgyűrűk elhelyezkedésére. Eredményeink összhangban állnak a numerikus szimulációval, melyet számításaink ellenőrzésére és a fúrás szemléltetésére készítettünk.

Mélyfúrási modellünket természetesen számos vonatkozásban lehet pontosítani. A fúrótest rugalmasságának, tömegének, illetve a fúrófej forgás közbeni súrlódásának figyelembevételével egyre valósághűbb modelleket kapunk. Reményeink szerint a most megalapozott matematikai eszközeink segítségével a pontosított modellekben sikerül olyan paramétertartományokat találnunk, amelyeket akár az iparban is alkalmazhatnak majd az eddigieknél hatékonyabb mélyfúrásokhoz.

Irodalom:

1. Downton, G. C., Directional Drilling System Response and Stability. 16th IEEE International Conference on Control Applications, 1544-1550 (2007, Singapore).

2. Stépán, G., Retarded Dynamical Systems: Stability and Characteristic Functions. Longman, London co-published with Wiley (1989, New York).

szerzők

  • Várnai Péter
    mechatronikai mérnöki
    nappali alapszak
  • Morapitiye Sunil
    mechatronikai mérnöki
    nappali alapszak

konzulens

  • Dr. Stépán Gábor
    egyetemi tanár, Műszaki Mechanikai Tanszék

helyezés

III. helyezett