วิธีการแก้ไขปัญหาการเสียรูปของท่อเหล็กเชื่อมแบบจุ่มอาร์คตะเข็บเกลียวอุตสาหกรรม

ท่อเหล็กเชื่อมแบบอาร์คใต้น้ำแบบตะเข็บเกลียวจะหมุนและเจาะเข้าไปในชั้นหินอ่อน ภายใต้การทำงานของล้อสามกรวย หัวเจาะจะทำให้เกิดการเสียรูปเฉือนแบบยืดหยุ่นของชั้นหินก่อน แล้วจึงถูกดึงออกภายใต้แรงกดของล้อสามกรวย ในสภาพแวดล้อมการจำลอง ดินอ่อนเป็นดินเหนียวที่เป็นเนื้อเดียวกัน และไม่ได้พิจารณาถึงรอยแตกในชั้นหินและดิน การเจาะแนวนอนจะดำเนินการในชั้นหินที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน และชั้นหินจะสัมผัสกับหัวเจาะลูกกลิ้งแบบไดนามิกแบบสุ่ม แรงเสียดทานจะเกิดขึ้นเมื่อกรวยสัมผัสกับชั้นหิน แรงกระแทกทำให้ท่อเหล็กเชื่อมแบบอาร์คใต้น้ำแบบตะเข็บเกลียวสั่น เมื่อหัวเจาะสามกรวยเคลื่อนที่จากชั้นหินอ่อนไปยังชั้นหินแข็ง มันจะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนด้านข้างและการสั่นสะเทือนขึ้นลงอย่างมากอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

เมื่อความเร็วในการเจาะอยู่ที่ 0.008 ม./วินาที และความเร็วของหัวเจาะอยู่ที่ 2 เรเดียน/วินาที เส้นโค้งพลังงานความเครียดเสมือนระหว่างการเคลื่อนที่ของหัวเจาะลูกกลิ้งส่วนใหญ่ประกอบด้วยความหนืดและความยืดหยุ่น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเทอมความหนืดมักมีบทบาทสำคัญ พลังงานส่วนใหญ่จึงไม่สามารถย้อนกลับได้เมื่อแปลงเป็นพลังงานความเครียดเสมือน พลังงานการเสียรูปของท่อเหล็กเชื่อมแบบจุ่มอาร์คแบบตะเข็บเกลียวเป็นพลังงานหลักที่ใช้ในการควบคุมการเสียรูปทรงนาฬิกาทราย หากพลังงานความเครียดเสมือนสูงเกินไป หมายความว่าพลังงานความเครียดที่ควบคุมการเสียรูปทรงนาฬิกาทรายมีขนาดใหญ่เกินไป และจำเป็นต้องปรับปรุงหรือแก้ไขตาข่ายเพื่อลดพลังงานความเครียดเสมือนที่มากเกินไป การเปลี่ยนแปลงของพลังงานความเครียดเสมือนในแบบจำลองนี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นเมื่อหัวเจาะเข้าสู่ชั้นดินอ่อนและหัวเจาะลูกกลิ้งผ่านส่วนต่อประสานของชั้นหินที่เกิดขึ้นอย่างฉับพลัน ยิ่งความแข็งของชั้นหินมากเท่าใด พลังงานความเครียดเสมือนของหัวเจาะที่เข้าสู่ชั้นหินก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น จำลองกระบวนการเจาะท่อเชื่อมเกลียวในชั้นหินที่เกิดขึ้นอย่างฉับพลัน และทำนายการเปลี่ยนแปลงของวิถีการเจาะของดอกสว่าน

(1) การเปลี่ยนแปลงพลังงานความเครียดเทียมส่วนใหญ่เกิดขึ้นเมื่อดอกสว่านเข้าสู่ชั้นดินอ่อนและดอกสว่านลูกกลิ้งผ่านส่วนต่อประสานของการก่อตัวอย่างกะทันหัน ยิ่งความแข็งของการขึ้นรูปสูงเท่าใด พลังงานความเครียดเทียมของท่อเหล็กเชื่อมแบบจุ่มอาร์คตะเข็บเกลียวเมื่อเข้าสู่การขึ้นรูปก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
(2) เมื่อทำการเจาะในชั้นหินที่เปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน ท่อเหล็กเชื่อมแบบจุ่มอาร์คแบบเกลียวจะเคลื่อนที่ตามแนวยาวและดอกสว่านจะสั่น ยิ่งความแข็งของชั้นหินมากเท่าใด แอมพลิจูดของดอกสว่านก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
(3) ภายใต้เงื่อนไขความเอียงของชั้นหินบางประการ ยิ่งความเร็วในการเจาะของหัวเจาะมากเท่าใด การเบี่ยงเบนตามแนวยาวของเส้นทางการเจาะก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งความเร็วของหัวเจาะมากเท่าใด การเบี่ยงเบนตามแนวยาวของเส้นทางการเจาะก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น เมื่อความเร็วของหัวเจาะต่ำกว่า 2.2 เรเดียน/วินาที อิทธิพลของความเร็วต่อการเบี่ยงเบนตามแนวยาวของเส้นทางการเจาะจะลดลง
(4) ที่ความเร็วหัวเจาะค่าหนึ่ง เมื่อความเอียงของชั้นหินในบริเวณนั้นเป็น 0° และ 90° จะไม่มีผลต่อวิถีการเจาะ เมื่อความเอียงในบริเวณนั้นค่อยๆ เพิ่มขึ้น การเบี่ยงเบนตามแนวยาวของวิถีการเจาะจะเพิ่มขึ้น เมื่อความเอียงในบริเวณนั้นเกิน 45° ผลกระทบต่อการเบี่ยงเบนตามแนวยาวของวิถีการเจาะจะลดลง