تحلیل دینامیک غیر خطی بخش پایینی رشته حفاری با در نظر گرفتن ارتعاشات محوری، خمشی و پیچشی

« تحلیل دینامیک غیر خطی بخش پایینی رشته حفاری با در نظر گرفتن ارتعاشات محوری، خمشی و پیچشی» عنوان پایان نامه ایست که در دانشگاه تربیت مدرس ارائه شده است.

به گزارش «انرژی امروز» در چکیده این پایان نامه آمده است: یکی از اجزای دستگاه حفاری چاه‌های نفت و گاز، رشته حفاری می‌باشد. ارتعاشات بخش پایینی رشته حفاری (لوله وزنه) باعث شکست زود هنگام و خستگی در مجموعه پایینی رشته حفاری می‌شود که منجر به صرف هزینه‌های بسیار زیاد، اتلاف زمان و عملکرد نامناسب فرآیند حفاری می‌شود.

در این تحقیق، مسئله دینامیک غیر خطی لوله وزنه با در نظر گرفتن ارتعاشات محوری، خمشی و پیچشی و اثرات روابط غیر خطی کرنش- جابجایی گرین، نیروی فشاری هارمونیک وارد بر لوله وزنه، سرعت سیال به صورت هارمونیک، سرعت محوری لوله وزنه به صورت هارمونیک، نیروی وزن، میرایی، خروج از مرکزیت جرم، ممان ژیروسکوپی، جرم افزوده، اینرسی جرمی دورانی، نیروی درگ هیدرودینامیک سیال حفاری، برخورد لوله وزنه با دیواره چاه و گشتاور اصطکاکی حل می‌شود. در هیچ یک از تحقیقات قبلی مجموعه اثرات ذکر شده به طور همزمان در نظر گرفته نشده و همچنین نمودارهای انشعاب و پایداری برای پارامترهای مختلف لوله وزنه به‌دست نیامده است.

 معادلات حرکت با استفاده از اصل همیلتون توسعه یافته برای دو حالت کوپل محوری- خمشی و کوپل محوری- خمشی- پیچشی استخراج شده‌اند. پس از جداسازی با استفاده از روش گالرکین، بی‌بعد‌سازی معادلات انجام شده و سپس با استفاده از روش رانگ کوتای مرتبه یک و پنج حل شده‌اند. نمودارهای انشعاب و نگاشت‌های پوانکاره با در نظر گرفتن نیروی تحریک محوری، سرعت سیال و سرعت محوری لوله وزنه به عنوان پارامتر کنترلی برای دو حالت کوپل محوری- خمشی و کوپل محوری-خمشی- پیچشی به دست آمده‌اند. برای بررسی پایداری از معیار ماکزیمم نمای لیاپانوف استفاده شده است. رفتار دینامیکی در رزونانس‌های پارامتریک، ساده، دورانی و ترکیبی نیز به‌دست آمده است.

نتایج نشان می-دهند که در حالت کوپل محوری-خمشی، رفتار سیستم در بیشتر نقاط پارامتر کنترلی میل به پایداری دارد در حالی‌که در حالت کوپل محوری- خمشی- پیچشی، رفتار سیستم در بیشتر نقاط پارامتر کنترلی میل به ناپایداری دارد. در حالت رزونانس ترکیبی و ساده برای کوپل محوری- خمشی رفتار شبه پریودیک اما برای کوپل محوری- خمشی- پیچشی رفتار آشوبناک قابل مشاهده است. در پایان، نمودارهای انشعاب برای لقی، خروج از مرکزیت جرمی و قطر خارجی لوله وزنه به عنوان پارامتر کنترل به‌دست آمده‌اند و حداقل مقدار لازم برای قطر خارجی جهت کارکرد در حالت پایدار مشخص شد. صحه‌گذاری نتایج این تحقیق با نتایج تحقیقات قبلی و همچنین نتایج شبیه‌سازی در نرم افزار Adams انجام شد.

کلیدواژگان: تحلیل دینامیک ،ارتعاشات رشته حفاری، لوله وزنه

نویسنده: هادی حیدری

استاد راهنما: محمدرضا قضاوی خوراسگانی

استاد مشاور: اصغر نجفی

لینک ارتباطی با استادراهنما: http: www.modares.ac.ir ~ghazavim

سال انتشار: زمستان 95

فایل دریافت پایان نامه: