วิธีการแก้ไขปัญหาการเสียรูปของท่อเหล็กเชื่อมแบบจุ่มอาร์คเกลียว

เดอะท่อเหล็กเชื่อมแบบอาร์คจุ่มตะเข็บเกลียวหัวเจาะจะหมุนและเจาะเข้าไปในชั้นดินอ่อน ภายใต้การทำงานของล้อสามกรวย หัวเจาะจะทำให้เกิดการเสียรูปเฉือนแบบยืดหยุ่นของชั้นดินก่อน แล้วจึงถูกดึงออกภายใต้แรงกดของล้อสามกรวย ในสภาพแวดล้อมการจำลอง ดินอ่อนเป็นดินเหนียวที่เป็นเนื้อเดียวกัน และไม่ได้พิจารณาชั้นดินและรอยแตกในดิน การเจาะแนวนอนจะดำเนินการในชั้นดินที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน ซึ่งมีการสัมผัสแบบไดนามิกแบบสุ่มกับหัวเจาะแบบลูกกลิ้งกรวย แรงเสียดทานเกิดขึ้นเมื่อกรวยสัมผัสกับชั้นดิน แรงกระแทกทำให้ท่อเหล็กเชื่อมแบบอาร์คใต้น้ำแบบตะเข็บเกลียวสั่น เมื่อหัวเจาะสามกรวยเคลื่อนที่จากชั้นดินอ่อนไปยังชั้นดินแข็ง มันจะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนด้านข้างขนาดใหญ่และการสั่นสะเทือนขึ้นลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

เมื่อความเร็วในการเจาะอยู่ที่ 0.008 ม./วินาที และความเร็วในการหมุนของดอกสว่านอยู่ที่ 2 เรเดียน/วินาที เส้นโค้งพลังงานความเครียดเสมือนระหว่างการเคลื่อนที่ของดอกสว่านแบบลูกกลิ้งส่วนใหญ่จะประกอบด้วยความหนืดและความยืดหยุ่น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเทอมความหนืดมักจะเด่นกว่า พลังงานส่วนใหญ่ที่แปลงเป็นพลังงานความเครียดเสมือนจึงไม่สามารถย้อนกลับได้ พลังงานการเสียรูปของท่อเหล็กเชื่อมแบบจุ่มอาร์คแบบเกลียวเป็นพลังงานหลักที่ใช้ในการควบคุมการเสียรูปทรงนาฬิกาทราย หากพลังงานความเครียดเสมือนสูงเกินไป หมายความว่าพลังงานความเครียดที่ควบคุมการเสียรูปทรงนาฬิกาทรายนั้นมากเกินไป และควรปรับปรุงหรือแก้ไขตาข่ายเพื่อลดพลังงานความเครียดเสมือนที่มากเกินไป การเปลี่ยนแปลงของพลังงานความเครียดเสมือนในแบบจำลองนี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นเมื่อดอกสว่านเข้าสู่ชั้นดินอ่อนและดอกสว่านแบบลูกกลิ้งผ่านส่วนต่อประสานของชั้นหินที่เปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน ยิ่งความแข็งของชั้นหินมากเท่าใด พลังงานความเครียดเสมือนของดอกสว่านที่เข้าสู่ชั้นหินก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น จำลองกระบวนการเจาะท่อเชื่อมเกลียวในชั้นหินที่เกิดขึ้นอย่างฉับพลัน และทำนายการเปลี่ยนแปลงของวิถีการเจาะของหัวเจาะ

(1) การเปลี่ยนแปลงพลังงานความเครียดเทียมส่วนใหญ่เกิดขึ้นเมื่อหัวเจาะเข้าสู่ชั้นดินอ่อนและเมื่อหัวเจาะแบบลูกกลิ้งผ่านส่วนต่อประสานการก่อตัวที่ฉับพลัน ยิ่งความแข็งของการขึ้นรูปสูงเท่าใด พลังงานความเครียดเทียมก็จะยิ่งมากขึ้นเมื่อท่อเหล็กเชื่อมแบบจุ่มอาร์คตะเข็บเกลียวเข้าสู่การขึ้นรูป
(2) เมื่อเจาะเข้าไปในชั้นหินที่แข็งขึ้นอย่างกะทันหัน ท่อเหล็กเชื่อมแบบจุ่มอาร์คแบบเกลียวจะเคลื่อนที่ตามแนวยาวและดอกสว่านจะสั่น ยิ่งชั้นหินแข็งมากเท่าไหร่ การสั่นของดอกสว่านก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
(3) ภายใต้เงื่อนไขมุมเอียงของชั้นหินบางค่า ยิ่งความเร็วในการเจาะของหัวเจาะมากเท่าใด การเบี่ยงเบนตามแนวยาวของเส้นทางการเจาะก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งความเร็วของหัวเจาะมากเท่าใด การเบี่ยงเบนตามแนวยาวของเส้นทางการเจาะก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น เมื่อความเร็วในการหมุนของหัวเจาะต่ำกว่า 2.2 เรเดียน/วินาที ผลกระทบของความเร็วในการหมุนต่อการเบี่ยงเบนตามแนวยาวของเส้นทางการเจาะจะลดลง
(4) ภายใต้ความเร็วหัวเจาะที่กำหนด เมื่อมุมเอียงของชั้นหินในพื้นที่เป็น 0° และ 90° จะไม่มีผลกระทบต่อวิถีการเจาะ เมื่อมุมเอียงในพื้นที่ค่อยๆ เพิ่มขึ้น การเบี่ยงเบนตามแนวยาวของวิถีการเจาะจะเพิ่มขึ้น เมื่อมุมเอียงในพื้นที่เกิน 45° ผลกระทบต่อการเบี่ยงเบนตามแนวยาวของวิถีการเจาะจะลดลง ผลการวิจัยในบทนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงความแม่นยำในการทำนายวิถีการเจาะของหัวเจาะสามกรวยในชั้นหินชัน และวางรากฐานทางทฤษฎีสำหรับการแก้ไขวิถีการเจาะของท่อเหล็กเชื่อมแบบจุ่มอาร์คตะเข็บเกลียวผ่านรูนำร่องแนวนอน