วิธีการแก้ไขปัญหาการเสียรูปของท่อเหล็กเชื่อมแบบอาร์คใต้น้ำตะเข็บเกลียว

เดอะท่อเหล็กเชื่อมแบบอาร์คจุ่มตะเข็บเกลียวหัวเจาะหมุนและเริ่มเจาะเข้าไปในชั้นดินอ่อน ภายใต้การทำงานของกรวยสามแฉก หัวเจาะจะทำให้เกิดการเสียรูปเฉือนแบบยืดหยุ่นของชั้นดินก่อน จากนั้นจึงถูกดึงออกภายใต้แรงดันของกรวยสามแฉก ในสภาพแวดล้อมจำลอง ดินอ่อนเป็นดินเหนียวที่เป็นเนื้อเดียวกัน โดยไม่คำนึงถึงชั้นดินและรอยแตกในดิน การเจาะแนวนอนจะดำเนินการในชั้นดินที่ขรุขระ ซึ่งชั้นดินจะสัมผัสกับหัวเจาะกรวยลูกกลิ้งแบบสุ่มและไดนามิก แรงเสียดทานเกิดขึ้นเมื่อกรวยสัมผัสกับชั้นดิน แรงกระแทกทำให้ท่อเหล็กเชื่อมแบบอาร์คใต้น้ำแบบตะเข็บเกลียวสั่น เมื่อหัวเจาะกรวยสามแฉกเคลื่อนที่จากชั้นดินอ่อนไปยังชั้นดินแข็ง มันจะสร้างการสั่นสะเทือนด้านข้างและการสั่นสะเทือนขึ้นลงขนาดใหญ่โดยหลีกเลี่ยงไม่ได้

เมื่อความเร็วในการเจาะอยู่ที่ 0.008 ม./วินาที และความเร็วของดอกสว่านอยู่ที่ 2 เรเดียน/วินาที เส้นโค้งพลังงานความเครียดเสมือนในระหว่างการเคลื่อนที่ของดอกสว่านแบบลูกกลิ้งส่วนใหญ่จะประกอบด้วยความหนืดและความยืดหยุ่น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเทอมความหนืดมักจะเด่นกว่า การแปลงพลังงานส่วนใหญ่ไปเป็นพลังงานความเครียดเสมือนจึงไม่สามารถย้อนกลับได้ พลังงานการเสียรูปของท่อเหล็กเชื่อมแบบจุ่มอาร์คที่มีรอยเชื่อมแบบเกลียวเป็นพลังงานหลักที่ใช้ในการควบคุมการเสียรูปของรูปทรงนาฬิกาทราย หากพลังงานความเครียดเสมือนสูงเกินไป พลังงานความเครียดที่ควบคุมการเสียรูปของรูปทรงนาฬิกาทรายก็จะมากเกินไป และจำเป็นต้องปรับปรุงหรือแก้ไขตาข่ายเพื่อลดพลังงานความเครียดที่ไม่พึงประสงค์ที่มากเกินไป การเปลี่ยนแปลงของพลังงานความเครียดเสมือนในแบบจำลองนี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นเมื่อดอกสว่านเข้าสู่ชั้นดินอ่อนและดอกสว่านแบบลูกกลิ้งผ่านส่วนต่อประสานของชั้นหินที่เปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน ยิ่งความแข็งของชั้นหินมากเท่าใด พลังงานความเครียดเสมือนของดอกสว่านที่เข้าสู่ชั้นหินก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น มีการจำลองกระบวนการเจาะท่อเชื่อมเกลียวในชั้นหินที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน และทำนายการเปลี่ยนแปลงของวิถีการเจาะของดอกสว่าน

(1) การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของพลังงานความเครียดเสมือนเกิดขึ้นส่วนใหญ่เมื่อดอกสว่านเข้าสู่ชั้นดินอ่อนและดอกสว่านลูกกลิ้งผ่านส่วนต่อประสานของการก่อตัวที่ฉับพลัน ยิ่งความแข็งในการขึ้นรูปสูงเท่าใด พลังงานความเครียดเสมือนของท่อเหล็กเชื่อมแบบจุ่มอาร์คตะเข็บเกลียวก็จะยิ่งมากขึ้นเมื่อเข้าสู่กระบวนการขึ้นรูป
(2) เมื่อเจาะชั้นหินอย่างกะทันหัน ท่อเหล็กเชื่อมแบบจุ่มอาร์คแบบเกลียวจะเคลื่อนที่ตามแนวยาวและหัวเจาะจะสั่น ยิ่งความแข็งของชั้นหินมากเท่าไร แอมพลิจูดของหัวเจาะก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
(3) ภายใต้เงื่อนไขของการเอียงของชั้นหินที่กำหนด ยิ่งความเร็วในการเจาะของดอกสว่านมากเท่าใด การเบี่ยงเบนตามแนวยาวของเส้นทางการเจาะก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งความเร็วในการหมุนของดอกสว่านมากเท่าใด การเบี่ยงเบนตามแนวยาวของเส้นทางการเจาะก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น เมื่อความเร็วของดอกสว่านต่ำกว่า 2.2 เรเดียน/วินาที ผลกระทบของความเร็วต่อการเบี่ยงเบนตามแนวยาวของเส้นทางการเจาะจะลดลง
(4) ภายใต้ความเร็วการหมุนของดอกสว่านที่กำหนด เมื่อความลาดเอียงของชั้นหินในบริเวณนั้นเป็น 0° และ 90° จะไม่ส่งผลกระทบต่อวิถีการเจาะ เมื่อความลาดเอียงในบริเวณนั้นค่อยๆ เพิ่มขึ้น ความเบี่ยงเบนตามแนวยาวของวิถีการเจาะจะเพิ่มขึ้น เมื่อความลาดเอียงในบริเวณนั้นเกิน 45° ผลกระทบต่อความเบี่ยงเบนตามแนวยาวของวิถีการเจาะจะลดลง ผลการวิจัยในบทนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงความแม่นยำในการทำนายวิถีการเจาะของดอกสว่านสามแฉกในชั้นหินที่มีความลาดชันสูง และเป็นการวางรากฐานทางทฤษฎีสำหรับการแก้ไขวิถีการเจาะของท่อเหล็กเชื่อมแบบอาร์คใต้น้ำแบบตะเข็บเกลียวผ่านรูนำร่องแนวนอน