Dynamic model of oil drilling system

Opisani su osnovni elementi naftnog bušnog sustava, napravljen je sažet pregled značajnijih matematičkih modela trenja te matematički modeliran mehanički sustav za upravljanje brzinom prodiranja dlijeta. Pri bušenju tla u potrazi za energentima kao i kod svakog drugog bušenja, potrebno je istovremeno djelovati normalnom silom i torzijskim momentom na dlijeto da bi se ostvarilo njegovo prodiranje u tlo i rezanje. Normalna sila na dlijeto se ostvaruje djelovanjem vlastite težine sustava cijevi i dlijeta koji su ovješeni na kuki koloturnog prijenosnika. Popuštanjem užeta koloturnog prijenosnika može se utjecati na iznos normalne sile na dlijeto. Uže se popuštanjem odmotava s bubnja, a zakretanjem bubnja se upravlja preko pojasne kočnice. Djelovanje pojasne kočnice stvara silu trenja za čije opisivanje mogu poslužiti različiti matematički modeli. O primijenjenom matematičkom modelu trenja ovisi koliko detaljno će biti simulirani iznos i posljedice djelovanja trenja. U radu je prikazan način dobivanja jednadžbi gibanja elemenata sustava koje su, kasnije, modeliranjem u računalnom paketu Simulink primijenjene za simulacije gibanja elemenata sustava.In this master thesis are described basic parts and subsystems of oil drilling system, it is briefly made review of the most significant mathematical models of friction, and it is also developed a mathematical model of mechanical system for control of rate of penetration of bit. When drilling the earth in search for fossil energy sources as well as when drilling anything else, it is needed to simultaneously exert normal force and torque on a bit to achieve penetration in soil and cutting. Normal force on the bit is produced by own weight of the drill string and bit; which are hanging on hoist hook. By releasing the rope of the hoist one can control the amount of normal force which is exerted on the bit. Releasing the rope unwinds it from the drum. Control of the drum rotation is performed by the band brake. The band brake produce a friction force which can be modeled by various mathematical models. On the chosen mathematical model depends how detailed the simulation of the amount of friction force and consequences of friction effects will be. In this work it is shown the method for obtaining equations of motion of system elements which will later be used in simulation software Simulink for running the simulation of system elements motions