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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Numerical procedure for Stick-Slip of the drill-pipe

Research Project

Project/Area Number 26630457
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

勝井 辰博  神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (80343416)

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)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords海底科学掘削 / Stick-Slip / 中立型遅延微分方程式 / 数値解析
Outline of Annual Research Achievements

海洋科学掘削は地震の発生予測や海底資源の調査等を目的に行われる。海底を掘削するためのドリルパイプは最長で10,000mを超える長大管であり相対的に曲げおよび捩じり剛性が低くなるため大規模な変形が発生する。特に捩じりに関してはStick-Slipと呼ばれる大きな捩じり振動が発生することが知られており、掘削効率を低下させる要因となっている。本研究はこのStick-Slip現象を数値解析によって予測する手法の開発を行ったものである。この数値解析手法の難点は2点に集約できる。第1点は初期履歴の問題である。Stick-Slipの数値解析は中立型遅延微分方程式(NDDE)を解く問題に帰着できるがNDDEを解く場合、初期値ではなく初期履歴の設定が求められる。本研究では解の初期履歴依存性を系統的に調査し、導関数があらゆる時間で連続となる条件を満たす初期履歴にわずかな擾乱を加えたものを設定すると観測結果によく一致するStick-Slipが数値解として得られることを示した。第2点はドリルビットに作用するトルクの設定の問題である。ドリルビットは深い海底下にあるため、それに作用する力を推定することは困難である。それにも関わらずドリルビットに作用するトルクは数値解析上の境界条件となっており、その設定は不可欠である。そこで実際の掘削時には計測可能なトップドライブトルク(ドリルパイプ上端を回転させるために必要なトルク)を参考に数値解析結果がそれに一致するようにドリルビットに作用すうるトルクを決定する手法を示した。本研究の方法でStick-Slipの解析を行ったところ、テフロン管を用いた1mのドリルパイプ模型による計測結果とよく一致することが分かった。またドリルパイプ実機の計測結果と比較したところ、Slipが過大に計算されるものの定性的にはよい一致を示すことが分かった。

  • Research Products

    (5 results)

All 2016

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] ケーブルと海底の接触を考慮したクローラ型ROVの可動領域推定法2016

    • Author(s)
      勝井辰博,坂本竜一,明石雅成,井上朝哉
    • Journal Title

      日本船舶海洋工学会論文集

      Volume: 24 Pages: 275-281

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimation of Stick-Slip Characteristics by Simulation with Actual Drilling Data2016

    • Author(s)
      Tomoya Inoue, Tokihiro Katsui, Junya Ishiwata, Miki. Y. Matsuo, C. K. Rheem
    • Journal Title

      Proc. ASME 2016 35th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering

      Volume: なし Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 実計測データによるドリルパイプ下端のドリルビット挙動およびStick-Slip発生に関する考察2016

    • Author(s)
      井上朝哉,勝井辰博,石渡準也
    • Journal Title

      日本船舶海洋工学会講演論文集

      Volume: 22 Pages: 571-573

  • [Presentation] Estimation of Stick-Slip Characteristics by Simulation with Actual Drilling Data2016

    • Author(s)
      Tomoya Imoue
    • Organizer
      ASME 2016 35th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering
    • Place of Presentation
      Busan, Korea
    • Year and Date
      2016-06-19 – 2016-06-24
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 実計測データによるドリルパイプ下端のドリルビット挙動およびStick-Slip発生に関する考察2016

    • Author(s)
      井上朝哉
    • Organizer
      平成28年度日本船舶海洋工学会春季講演会
    • Place of Presentation
      福岡県中小企業振興センター(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2016-05-26 – 2016-05-27

URL: 

Published: 2018-01-16  

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