Abstract
An analytical model for drillstring axial vibration is proposed. The drillstring is modelled as an equivalent stepwise uniform bar, and the bottom boundary is modelled asa spring and a damper which depend on WOB(weight on bit). The effect of tool joints and the effect of surrounding layers, such as mud and formation, are evaluated theoretically. To investigate the bottom boundary condition, a forced axial vibration testing technique was developed and the tests with a typical drillstring were performed at various WOB's. The results show good agreement with theoretical results. An important conclusion is that the flexibility of the bottom rock must be included in order to predict resonant frequencies of the drillstring axial vibration.
드릴스트링의 종진동 해설을 위한 이론적 모델을 제시하였다. 드릴스트링은 균일봉들로 모델링하였으며, 비트와 바닥 암석과의 경계조건은 스프링과 댐퍼로 모델링하였다. 연결부(tool joint)의 영향, 드릴스트링 주위의 진흙물(mud)과 주변 암석의 영향등은 이론적으로 산정하였다. 비트에서의 경계조건을 산정하기 위하여, 드릴스트링의 종진동에 대한 강제진동 시험기법을 개발하여 실제의 드릴스트링에 대한 실험을 비트에 걸리는 힘(WOB)을 변화시키면서 수행하였다. 그 결과는 이론치 와 잘 일치함을 확인하였다. 본 연구결과 가장 중요한 결론은 드릴스티링의 종진동 해석에 있어서, 바닥 암석의 강성이 고려되어야 하며, 이 강성은 비트에 걸리는 힘의 크기에 따라 다르다는 것이다.