Skip to main content
Erschienen in: Arabian Journal for Science and Engineering 9/2019

11.07.2019 | Research Article - Mechanical Engineering

Mathematical Model and Experimental Investigation of Bit-Bounce in Horizontal Oil Well Drillstring

verfasst von: Baojin Wang, Fushen Ren, Zhigang Yao, Tiancheng Fang

Erschienen in: Arabian Journal for Science and Engineering | Ausgabe 9/2019

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The bit-bounce is detrimental to the service life of drillstring and bit. This study highlights the influence of axial excitation and torsional excitation on the bit-bounce in horizontal well. Because of the complicated surroundings of downhole, Hamilton principle, a kind of energy method, is employed in this paper to derive the motion equation of the drillstring, which is discreted through finite element method. The impact–friction between the drillstring and borehole wall, and bit–rock and fluid–structure interaction are also modeled in this paper. The research results show that both axial excitation and torsional excitation greatly affect the dynamic behavior of the drillstring. Both the amplitude and the intensity of bit-bounce reduce with the development of the axial excitation and torsional excitation. And the test results are in agreement with the numerical simulation. The results of both have been mutually verified.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
7.
Zurück zum Zitat Rappold, K.: Drillstring vibration measurements detect bit stick-slip. Oil Gas J. 91(9), 66–70 (1993) Rappold, K.: Drillstring vibration measurements detect bit stick-slip. Oil Gas J. 91(9), 66–70 (1993)
14.
Zurück zum Zitat Zhu, Q.T.; Zou, Z.M.; Huang, B.; Ma, H.; Xia, J.X.: Downhole vibration causing a drill collar failure and solutions. Nat. Gas Ind. B 4(2), 73–80 (2017)CrossRef Zhu, Q.T.; Zou, Z.M.; Huang, B.; Ma, H.; Xia, J.X.: Downhole vibration causing a drill collar failure and solutions. Nat. Gas Ind. B 4(2), 73–80 (2017)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Reckmann, H.; Herbig, C.; Jain, J.; Queslati, H.; Hohl, A.: Investigation of lateral and torsional vibrations of drillstrings based on simulations, laboratory modal analysis and field tests. Oil Gas Eur. Mag. 40(1), 18–20 (2014) Reckmann, H.; Herbig, C.; Jain, J.; Queslati, H.; Hohl, A.: Investigation of lateral and torsional vibrations of drillstrings based on simulations, laboratory modal analysis and field tests. Oil Gas Eur. Mag. 40(1), 18–20 (2014)
22.
Zurück zum Zitat Elliott, A.: Simulation of fully-coupled BHA dynamics using multibody dynamics. Oil Gas Eur. Mag. 41(1), 28–30 (2015) Elliott, A.: Simulation of fully-coupled BHA dynamics using multibody dynamics. Oil Gas Eur. Mag. 41(1), 28–30 (2015)
24.
Zurück zum Zitat Belem, S.; Sabine, M.; Jean, J.L.; Vladimir, R.: Suppressing axial-torsional coupled vibrations in drillstrings. J. Control Eng. Appl. Inform. 15(1), 3–10 (2013) Belem, S.; Sabine, M.; Jean, J.L.; Vladimir, R.: Suppressing axial-torsional coupled vibrations in drillstrings. J. Control Eng. Appl. Inform. 15(1), 3–10 (2013)
28.
Zurück zum Zitat Yaveri, M.; Damani, K.; Kalbhor, H.: Solutions to the downhole vibrations during drilling. In: 34th Annual SPE International Conference and Exhibition. Nigeria (2010) Yaveri, M.; Damani, K.; Kalbhor, H.: Solutions to the downhole vibrations during drilling. In: 34th Annual SPE International Conference and Exhibition. Nigeria (2010)
30.
Zurück zum Zitat Reckmann, H.; Jogi, P.; Kpetehoto, F.T.; Chandrasekaran, S.; Macpherson, J.D.: MWD failure rates due to drilling dynamics. In: IADC/SPE Drilling Conference and Exhibition. Louisiana (2010) Reckmann, H.; Jogi, P.; Kpetehoto, F.T.; Chandrasekaran, S.; Macpherson, J.D.: MWD failure rates due to drilling dynamics. In: IADC/SPE Drilling Conference and Exhibition. Louisiana (2010)
31.
Zurück zum Zitat Hsu, F.; Wilhoit, J.; James, C. Lateral vibration of drill pipe including wall reaction. In: Conference on Drilling and Rock Mechanics. Texas (1965) Hsu, F.; Wilhoit, J.; James, C. Lateral vibration of drill pipe including wall reaction. In: Conference on Drilling and Rock Mechanics. Texas (1965)
38.
Zurück zum Zitat Cassel, K.W.: Variational Methods with Applications in Science and Engineering. Cambridge University Press, Cambridge (2013)CrossRefMATH Cassel, K.W.: Variational Methods with Applications in Science and Engineering. Cambridge University Press, Cambridge (2013)CrossRefMATH
43.
Zurück zum Zitat Logan, D.L.: A First Course in the Finite Element Method (forth edition), United States (2007) Logan, D.L.: A First Course in the Finite Element Method (forth edition), United States (2007)
44.
Zurück zum Zitat Timothy, S.: Numerical Analysis, United States (2012) Timothy, S.: Numerical Analysis, United States (2012)
Metadaten
Titel
Mathematical Model and Experimental Investigation of Bit-Bounce in Horizontal Oil Well Drillstring
verfasst von
Baojin Wang
Fushen Ren
Zhigang Yao
Tiancheng Fang
Publikationsdatum
11.07.2019
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Arabian Journal for Science and Engineering / Ausgabe 9/2019
Print ISSN: 2193-567X
Elektronische ISSN: 2191-4281
DOI
https://doi.org/10.1007/s13369-019-04021-3

Weitere Artikel der Ausgabe 9/2019

Arabian Journal for Science and Engineering 9/2019 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.