Robuste Auslegung zur Minderung von Lateralschwingungen in Tiefbohrsträngen

Zusammenfassung

Bohrstrangschwingungen führen in der Regel zu einer verkürzten Lebensdauer der Bohrstrangkomponenten und der darin enthaltenen elektronischen Bauteile. Insbesondere die Vermeidung von Lateralschwingungen ist von hoher wirtschaftlicher Relevanz, da die damit einhergehenden hohen Biegewechselbeanspruchungen und Stoßbelastungen das größte Schadenspotential für die Bohrstrangkomponenten bergen. Erschwert wird die messtechnische und modellbasierte Vorhersage von Biegeschwingungen durch den Umstand, dass diese stark lokalisiert auftreten bzw. von unterschiedlichen Prozessparametern und Randbedingungen, die wiederum Schwankungen unterworfen sein können, abhängig sind. Basierend auf der Transfermatrixmethode wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein recheneffizientes strukturdynamisches Modell entwickelt. Am Beispiel einer Bohrstranggeometrie wird das freie und erzwungene Schwingungsverhalten unter Annahme von zufällig verteilten Parameterwerten untersucht. Des Weiteren werden erstmalig Methoden der globalen Sensitivitätsanalyse im Kontext der Bohrstrangdynamik angewandt und es wird dargelegt, wie diese für eine robuste modellbasierte Auslegung genutzt werden können, um eine Minderung von Lateralschwingungen zu erzielen.