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