مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل رفتار دینامیکی مدل المان محدود غیرخطی رشته حفاری

نویسندگان
1 دانشیار هیئت علمی دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشگاه تربیت مدرس
3 هیات علمی/ دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
- در این تحقیق رفتار دینامیکی مدل المان محدود غیر خطی رشته حفاری 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، جرم افزوده شده ناشی از سیال حفاری و تماس رشته حفاری با دیواره چاه در معادلات منظور و با ارائه مدلی کامل تأثیر حضور عوامل مذکور مورد تحلیل قرار گرفته است. معادلات حرکت بدست آورده شده و برای استخراج نتایج از معادلات مرتبه کامل استفاده شده است. برای نخستین بار محدوده ای از نقاط رشته حفاری که احتمال رخ دادن تماس در آنها بیشتر از سایر نقاط است شناسایی شده است. فرکانسهای طبیعی رشته حفاری محاسبه شده و با نتایج نرم افزارهای تجاری و مقادیر ثبت شده سر چاهی برای یک مدل واقعی یکسان مقایسه شده است. کوپل بودن ارتعاشات مدل، آزموده شده و تاثیر استفاده از مدل خطی و غیر خطی در تحلیل رفتار دینامیکی و ارتعاشات رشته حفاری بخصوص در تماس با دیواره چاه و تاثیر تغییر وزن روی مته بر وقوع تماس در پایدارکننده ها، تحلیل شده و زمان وقوع تماس در هر یک از پایدارکننده ها برای اولین بار استخراج شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Analysis of Dynamic Behavior of Non-linear FE Model of Drillstring

نویسندگان English

Mohamad-Reza Ghazavi 1
Maziar Mohammadzadeh 2
Akbar Ali Beigloo 3
1 faculti member TMU
چکیده English

In this research, dynamic behavior of non-linear finite element model of a drillstring is investigated. By considering total length of drillstring, a three-dimensional timoshenko beam element is employed. In addition the geometric stiffening effect, the added fluid mass and the contact between different parts of the drillstring and the borehole wall has been considered, with a complete model the effects of these factors have been analyzed separately. The equation of motion obtained and full order equations are used to drive the results. For the first time, a domain of drillstring that contact more possibility to occur in this domain is identified. The natural frequencies of the drillstring are evaluated and compared with the available commercial software results and recorded results for the actual drillstring. Coupling of vibrations of model is tested and the effect of linear and non-linear model in analysis of dynamic behavior and vibration of drillstring, especially in contact with the borehole wall and the effect of weight on bit change on the contact at stabilizers are analyzed and for the first time the contact time in each of stabilizers have been evaluated.

کلیدواژه‌ها English

Drillstring
Dynamic Analysis
Non-linear FE model