مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل رفتار دینامیکی مدل المان محدود تماس رشته حفاری - دیواره چاه با استفاده از مدل ارتقاء یافته تماس

نویسندگان
1 دانشیار هیئت علمی دانشگاه تربیت مدرس
2 دانش آموخته دانشگه تربیت مدرس
چکیده
ارتعاشات رشته حفاری مهمترین عامل تخریب رشته حفاری و کاهش بازده عملیات حفاری می باشد، یکی از عمده ترین علل ارتعاشات بیش از حد رشته حفاری، تماس رشته حفاری با دیواره چاه است، لذا تماس رشته حفاری در پژوهشهای متعددی مطالعه شده است. در واقع تماس رشته حفاری و دیواره چاه یکی از مهم ترین دغدغه های صنایع مرتبط با استخراج منابع نفت و گاز می باشد. در این تحقیق رفتار دینامیکی و ارتعاشات مدل المان محدود غیر خطی رشته حفاری در تماس با دیواره چاه مورد بررسی قرار گرفته است. با در نظر گرفتن تمام طول رشته حفاری و با استفاده از مدل تیر تیموشنکوی سه بعدی، سختی هندسی شامل ترمهای غیر خطی و جرم افزوده شده ناشی از سیال حفاری در معادلات منظور و با در نظر گرفتن تماس رشته حفاری- دیواره چاه با استفاده از مدل ارتقاء یافته تماس که در آن سختی تماس از روابط تعادلی انرژی استخراج شده، مدلی کاملتر نسبت به تحقیقات گذشته ارائه شده است. معادلات حرکت رشته حفاری با استفاده از روش انرژی و معادلات لاگرانژ بدست آورده شده و برای استخراج نتایج از معادلات مرتبه کامل استفاده شده و تاثیر استفاده از مدل اخیر در تحلیل رفتار دینامیکی و ارتعاشات رشته حفاری مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Analysis of dynamic behavior of FE model of drillstring – wellbore contact with improved contact model

نویسندگان English

Mohamad-Reza Ghazavi 1
Maziar Mohammadzadeh 2
1 faculti member TMU
چکیده English

Vibration of drillstring is the most important factor of its destruction and reduction in drilling operations efficiency. One of the main causes of excessive vibration of drillstring is drillstring-wellbore contact, therefore drillstring-wellbore contact has been studied in several researches. Indeed the contact behavior of drillstring and wellbore is of great concern to drilling companies in the oil and gas exploration industries. In this research, dynamic behavior and vibration of non-linear finite element model of a drillstring in contact with wellbore, has been investigated. By considering total length of drillstring, a three-dimensional timoshenko beam element is employed. In addition the geometric stiffening effect including nonlinear terms, the added fluid mass and the contact between drillstring and borehole wall has been considered using improved contact model with a more complete model than previous studies, that the stiffeness of contact determined form energy balance relations. The equation of motion of drillstring obtained using energy approach and lagrange’s equations and full order equations are used to drive the results. Coupling between various vibrations has been tested and the effect of recent model in analysis of dynamic behavior and vibration of drillstring have been evaluated.

کلیدواژه‌ها English

Analysis of dynamic behavior
Drillstring
Non-linear FE model