• 소음진동
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• 제5권1호
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• pp.107-115
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• 1995

드릴스트링의 종진동 해설을 위한 이론적 모델을 제시하였다. 드릴스트링은 균일봉들로 모델링하였으며, 비트와 바닥 암석과의 경계조건은 스프링과 댐퍼로 모델링하였다. 연결부(tool joint)의 영향, 드릴스트링 주위의 진흙물(mud)과 주변 암석의 영향등은 이론적으로 산정하였다. 비트에서의 경계조건을 산정하기 위하여, 드릴스트링의 종진동에 대한 강제진동 시험기법을 개발하여 실제의 드릴스트링에 대한 실험을 비트에 걸리는 힘(WOB)을 변화시키면서 수행하였다. 그 결과는 이론치 와 잘 일치함을 확인하였다. 본 연구결과 가장 중요한 결론은 드릴스티링의 종진동 해석에 있어서, 바닥 암석의 강성이 고려되어야 하며, 이 강성은 비트에 걸리는 힘의 크기에 따라 다르다는 것이다.

• 플랜트 저널
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• 제17권3호
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• pp.42-46
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• 2021

드릴 스트링의 진동 문제는 수년간 드릴링 성능 저하의 주요 원인 중 하나로 인식되어 왔으며, 굴착 작업 시 발생하는 과도한 진동은 드릴링의 효율성, 파이프 피로, 비트의 수명 단축으로 인하여 고장을 초래할 수 있다. 이러한 진동의 원인은 드릴 스트링이 굴착 작업 중 궤적에 따라 파이프의 굽힘과 wellbore와의 접촉으로 인해 마찰이 발생하고 이러한 진동은 일반적으로 축 방향, 굴곡 및 비틀림 변형을 일으킨다. 본 연구에서는 Khulief와 Al-Naser가 제시한 모델을 바탕으로 드릴 스트링에 6자유도(DOF)의 구성요소를 갖는 모델을 적용하여 curved beam의 수치해석 값과 Analytical값을 비교하여 검증하고 드릴 스트링에 hookload와 WOB 경계조건을 주어 각 element 마다 동적 거동을 분석하였다. 실제 궤적을 적용하여 드릴 파이프의 굽힘이나 중력으로 인하여 Wellbore와 접촉되는 부분에 마찰을 적용하였고, 또한 마찰 작용 시 일정한 축 방향 속도를 유지하기 위한 PI제어 값을 설계하여 drillstring 전체의 각속도 변화와 실제 드릴 굴착 작업 중 발생하는 stick slip현상을 관찰하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.51-60
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• 2023

수직 시추와 다르게 방향성 시추작업에서 발생하는 드릴스트링(drill string) 변형, 케이싱(casing) 마모, 키 씨팅(key seating) 등의 문제를 방지하기 위해서는 시추 궤도 내에서 발생하는 토크(torque)와 드래그(drag)가 최소화되어야 한다. 토크와 드래그의 크기는 시추 궤도 형태, 이수(mud), 드릴스트링의 종류 그리고 킥오프 지점(KOP, kick-off point)과 같은 매개변수들에 의해 결정되기 때문에 시추 궤도 설계 과정에서 고려하여 설계하여야 한다. 본 연구에서는 가장 일반적인 방향성 시추 궤도인 빌드-홀드(Build-hold) 형태의 시추 궤도에 킥오프 지점이 각기 다른 시추 궤도를 선정하였고, 분포하중 모델(analytical friction model)을 이용하여 각 구간내에서의 분포하중을 계산하여 궤도 전체에 대한 토크와 드래그를 계산하였다. 또한 매개변수에 따른 분석 값을 비교하여 분포하중이 최소로 발생하는 최적의 시추 궤도를 선정하였다. 분석결과 분포 하중을 최소화하기 위해서는 윤활성이 높은 이수를 사용, 궤도 형태에 따른 알맞은 킥오프 지점과 가능한 최소의 도그-래그를 지정하여 설계하는 것이 효과적임을 알 수 있었다. 이러한 결과는 분포하중을 최소화하기 위한 모든 방향성 시추 궤도 설계에 사용된다.

• 플랜트 저널
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• 제18권2호
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• pp.41-45
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• 2022

머드 유동 압력파를 이용한 기존의 통신방식은 속도가 1-2 bps 수준으로서 통신에 소요되는 시간이 길어 실시간 제어가 불가능한 수준이다. 통신 속도를 10배 이상 향상시키기 위한 음파통신 방식은 상용화되기는 하였으나 가격이 비싸 이용이 제한적이고 응용 사례도 많지 않다. 본 연구는 해당 설비에 해당하는 시뮬레이터를 개발하여 실제 시험 결과와 유사하게 성능을 개발하였다. 드릴 파이프를 통한 음파 통신 모사를 위해 머드에 의한 마찰 감쇠를 모사할 수 있는 지배 방정식을 제안하고 수치해석 모델을 개발하였다. 감쇠 계수는 시추 현장에서의 음파 에너지 감쇠율과 비교하여 보정하였다. 개발된 수치해석 모델을 대상 QPSK 변조 방식의 통신 알고리즘을 적용하여 지상부에서 통신 에러율 0.04% 수준의 우수한 성능을 확인하였다. 이는 아직 노이즈가 혼입되지 않은 조건에서의 통신 성능이며 이를 적용하기 위해 현장 노이즈 데이터를 확보하여 혼입을 위한 실제 노이즈 신호를 재생하는 기술을 확립하였다.