2019 Fiscal Year Final Research Report
Estimation of dynamic behavior of drill pipe for scientific drilling and its validation using measured data in actual drilling operation
| Project/Area Number |
17H03491
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Naval and maritime engineering
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
Katsui Tokihiro 神戸大学, 海洋底探査センター, 教授 (80343416)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 朝哉 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球深部探査センター, 主任技術研究員 (10359127)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 海底科学掘削 / ドリルパイプ / Stick-Slip / マグナス効果 / 中立型遅延微分方程式 / 絶対接点座標法 / 実海域データ |
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| Outline of Final Research Achievements |
The Stick-Slip and large bending deformation due to Magnus effect are troublesome problems which happens in scientific drilling. In order to clarify the mechanism of Stick-Slip and large deformation, it is necessary to develop a reliable numerical model to estimate drill pipe motion for various drilling conditions. Stick-Slip was estimated using a numerical procedure to solve NDDE (Neutral Delay Differential Equation) and large bendig deformation due to Magnus effect was estimated using ANCF (Absolute Nodal Coordinate Foumulation). The boundary condition at the drill bit part for NDDE equation is estimated from measured top drive torque and calculated Stic-Slip motion was agreed well with measured data of actual drilling. On the other hand, the hydrodynamic forces on drill pipe for calculating bending deformation of the drill pipe are estimated from model experiments and CFD. The estimated bending deformation of the actual drill pipe varied depending on the ocean current conditions.
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| Free Research Field |
船舶海洋工学
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
長大管の捩じり振動の問題は海底掘削のみならず、陸上での掘削においても問題となる現象である。この問題の数値解法における難点は掘削面での境界条件が不定となるため、従来法での求解がでいないことにある。本研究では計測可能な上端回転トルク、船体動揺データなどから合理的に掘削面での境界条件を定めて数値解を求め、計測結果と妥当な一致をみている。NDDEを解くこの手法では初期履歴条件を設定する必要があるが、安定的な数値解を得るための初期履歴の与え方についても考察を行っている。また、マグナス効果による大規模曲げ変形についても実機スケールで推定可能な手法を示しており、海底科学掘削の効率的運用に資する。
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