تحلیل دینامیکی رشته حفاری به روش المان محدود
چکیده
در این تحقیق رفتار دینامیکی رشته حفاری توسط روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفته است، هدف اصلی این تحقیق ارائه مدلی جامع تر برای تحلیل رفتار دینامیکی رشته حفاری می باشد، بدین منظور برای مدلسازی المانهای رشته حفاری از المان تیر تیموشنکو 3 بعدی با 12 درجه آزادی استفاده شده و بوسیله روش انرژی و معادلات لاگرانژ، معادلات حرکت برای رشته حفاری بدست آورده شده است. اثر کوپل پیچش- خمش، ژیروسکوپی و وزن رشته حفاری برای دو قسمت تحت کشش و فشار در معادلات لحاظ شده است. ماتریس سختی هندسی شامل ترمهای غیر خطی، جرم افزوده شده ناشی از سیال حفاری و تماس رشته حفاری با دیواره چاه که در تحقیقات گذشته که به روش المان محدود انجام گرفته است، لحاظ نشده اند، در معادلات منظور و با ارائه مدلی کاملتر نسبت به تحقیقات گذشته، تأثیر حضور عوامل ذکر شده در بخشهای مختلف، مورد تحلیل قرار گرفته است. برای اولین بار محدوده ای از نقاط، که احتمال رخ دادن تماس در آنها زیاد است شناسایی شده است. بعلاوه، تاثیر استفاده از مدل خطی و غیر خطی در تحلیل رفتار دینامیکی رشته حفاری بخصوص در تماس با دیواره چاه مورد تحلیل قرار گرفته است. فرکانسهای طبیعی رشته حفاری توسط روش المان محدود و در شرایط متفاوت محاسبه و نتایج با نرم افزارهای تجاری موجود و نتایج اندازه گیری شده سر چاهی مقایسه شده است. برای بررسی تاثیر وزن روی مته بعنوان یکی از پارامترهای مهم کنترل رفتار دینامیکی رشته حفاری، تاثیر تغییر وزن روی مته بر وقوع تماس در پایدارکننده ها، که در تحقیقات گذشته مورد بررسی قرار نگرفته است، تحلیل شده و زمان وقوع تماس در هر یک از پایدارکننده ها برای اولین بار استخراج شده است.