The price of crude oil is a major concern for oil companies nowadays, maintaining costs in deepwater drilling activities is of utmost importance. The contribution of the heave movement from oating platforms to the vibrations of drillstrings is still a subject not fully appreciated in the literature. This work deals with the dynamic behavior of the drillstring through nite element analysis (FEA) when an oscillating axial displacement at the top is applied. Numerous drillstring models were generated using two-dimensional beam elements that have degrees of freedom for the axial, shear, bending, and torsion types of displacement. The models incorporated an axial displacement at the top of a vertical drillstring set at the bottom. Natural frequencies were obtained for all degrees of freedom considering diferent heave scenarios. The variation in the normal forces distribution due to the inertia efect on the entire structure caused a change in the stillness for shear and bending degrees of freedom. The variation of natural frequencies related to shear were obtained. In addition, the displacement of the neutral point in the drill column was obtained. The results presented here should contribute to future research on complex dynamic behavior of drillstrings. / O preço do petróleo bruto é uma grande preocupação para as empresas de petróleo hoje em dia, a manutenção de custos em atividades de perfuração em águas profundas é de extrema importância. A contribuição do movimento de heave das plataformas flutuantes para as vibrações das colunas de perfuração ainda é um assunto não totalmente apreciado na literatura. Este trabalho aborda o comportamento dinâmico da coluna de perfuração através da análise de elementos nitos (FEA) quando um deslocamento axial oscilante no topo é aplicado. Numerosos modelos de colunas de perfuração foram gerados usando elementos de vigas bidimensionais que possuem graus de liberdade axiais, de cisalhamento, flexão e torção. Os modelos incorporaram uma deslocamento axial no topo de uma coluna de perfuração vertical engastada na parte inferior. Frequências naturais foram obtidas para todos os graus de liberdade considerando diferentes cenários de heave. A variação na distribuição de forças normais devido ao efeito de inércia em toda a estrutura causou uma mudança na rigidez para graus de liberdade de cisalhamento e flexão. As variações das frequências naturais relacionadas ao cisalhamento foram obtidas. Além disso, o deslocamento do ponto neutro na coluna de perfuração foi obtido. Os resultados aqui apresentados deverão contribuir para futuras pesquisas em comportamento dinâmico complexo de drillstrings.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-12122018-074029 |
| Date | 03 October 2018 |
| Creators | Santos, Nicolau Oyhenard dos |
| Contributors | Carrion, Ronaldo |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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