تحلیل تنش و بهینه سازی طراحی اتصالات لوله های حفاری درون چاهی

« تحلیل تنش و بهینه سازی طراحی اتصالات لوله های حفاری درون چاهی» عنوان پایان نامه ایست که در دانشگاه تربیت مدرس ارائه شده است.

به گزارش «انرژی امروز» در چکیده این پایان نامه آمده است: سرعت توسعه در صنایع نفت و گاز بیش از آنچه تصور می‌شود به حفاری وابسته است در ایران مسئله حفاری همواره به عنوان یکی از چالش های اصلی در این صنعت مطرح بوده است.

در سالهای اخیر دسترسی آسان به منابع نفت و گاز طبیعی به علت بهره برداری و استخراج مستمر به طور چشمگیری کاهش پیدا کرده است. در فرآیند مدرن حفاری چاه های نفت و گاز اتصالات رشته حفاری یک سری از بارهای استاتیکی و دینامیکی پیچیده را مانند گشتاور محکم کردن ، نیروهای محوری، فشار داخلی و خارجی ، گشتاور خمشی و … ، تحمل می کند. اغلب شکست های مربوط به عملیات حفاری در اتصالات آن رخ می دهد چرا که استحکام اتصالات بسیار کمتر از استحکام بدنه ی رشته ی حفاری است و آن را به ضعیف ترین حلقه در رشته حفاری تبدیل می کند. شکست های ناشی از خرابی اتصالات هر ساله افزایش پیدا می کند و در حال حاضر یکی از چالش های بزرگ و یکی از پرهزینه ترین مشکلات برای صنعت حفاری می باشد. در صنعت نفت و گاز می باشد. بنابراین مشکلات شکست لوله های حفاری در ناحیه اتصالات حفاری را نمی توان نادیده گرفت.

هدف این پژوهش بررسی ضعیف ترین نقاط در مجموعه رشته حفاری است و سپس ارائه راه کار عملی و اقتصادی جهت افزایش طول عمر آنهاست از آنجایی که بیشترین شکست(به طور قابل ملاحضه ای) در ناحیه اتصالات حفاری رخ می دهد در نتیجه افزایش طول عمر آن باعث افزایش طول عمر کل مجموعه حفاری می گردد و از ضرر و زیان های اساسی جلوگیری می کند. در این پژوهش ابتدا اتصالNC46 در نظر گرفته شد سپس با استفاده از شرایط یک چاه نفت واقعی به تحلیل این نوع از اتصال پرداخته می شود.

 نتایج نشان می دهد بیشترین تنش در رزوه اول درگیر در پین و آخرین رزوه درگیر در باکس متمرکز شده است که این نواحی را از سایر نواحی آسیب پذیرتر از سایر نواحی می کند سپس با استفاده از بهینه سازی پارامتر های اساسی شکل هندسی رزوه های اتصالات، اصلاح طرح آب بندی داخلی و همچنین یافتن مقدار بهینه گشتاور محکم کردن اتصالات بهبود یافته طرح جدیدی ارائه می شود که علاوه بر توزیع تنش مطلوب تر و استحکام آب بندی بهتر دارای عمر خستگی بالاتری نسبت به اتصالات استاندارد API مشابه خود دارد.

 ماکزیمم ضریب تمرکز تنش اتصالات یهیود یافته در مقایسه با اتصالات با هندسه استاندارد به طورنسبی کاهش یافته و مقدار آن از 3.47 به 2.86 کاهش می یابد. تست های تجربی نشان می دهند که عمر خستگی اتصالات بهبود یافته نسبت به اتصالات استاندارد به طور میانگین 2.07 برابر می شود. که بیانگر قابلیت اصلی اتصالات مذکور درتحمل بارگذاری خمشی و بهبود عمر خستگی می باشد. ماکزیمم و میانگین اختلاف نتایج تئوری با تست های تجربی به ترتیب %23 و %14.5 است که نشان دهنده تطابق مناسبی میان تحلیل آنالیز المان محدود با واقعیت می باشد.

کلیدواژگان: اتصالات حفاری، بهینه سازی، طول عمر، خستگی

نویسنده: محمد حسین نوده فراهانی

استاد راهنما: محمدحسین صادقی

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

سال انتشار: بهمن 95

فایل دریافت پایان نامه: