بررسی تاثیر پارامترهای موثر روی ارتعاشات رشته حفاری به روش تحلیلی و شبیه‌سازی عددی

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران

چکیده

در این تحقیق تاثیر پارامترهای موثر (استابیلایزر، گل حفاری، اثر نیروی کششی) روی فرکانس‌های طبیعی ساختار رشته حفاری به روش تحلیلی و عددی بررسی شده است. ابتدا معادلات حاکم بر رشته حفاری و ارتعاش ساختاری آن ارائه می‌گردد. در ادامه یک نمونه رشته حفاری با مشخصات هندسی معین در نرم‌افزار اجزای محدود شبیه‌سازی شده و تاثیر پارامترهای مختلف روی ارتعاشات ساختار بررسی می‌شود. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی اجزای محدود با نتایج روش تحلیلی DQM مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهد در هر شکل مود خمشی، هرچه نسبت طول نیم موج خمشی به فاصله استابلایزرها عدد بزرگتری باشد، میزان تأثیر پذیزی فرکانس طبیعی نیز چشمگیرتر خواهد بود. با در نظر گرفتن اثر گل حفاری نتایج نشان می‌دهد که فرکانس طبیعی در مود پیچشی ثابت است اما فرکانس‌های خمشی و محوری با افزایش نسبت Mm/Ms کاهش می‌یابند. همچنین اثرات پیش تنش ناشی از نیروی محوری منجر به کاهش فرکانس‌های طبیعی محوری، پیچشی و خمشی می‌شود و گشتاور پیچشی تأثیری در فرکانس‌های محوری و پیچشی رشته حفاری ندارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Finnie, I and Bailey, JJ. An experimental study of drillstring vibration. Journal of Engineering for Industry, 82(2):129–135, 1960.

[2] Khan, Khaja Zameeruddin. Longitudinal and torsional vibration of drill strings. Ph.D. thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1986.

 [3] Rey, Olivier F. Dynamics of unbalanced drill collars in a slanted hole. Ph.D. thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1983.

[4] Baird, JA, Caskey, BC, Wormley, DN, Stone, CM, et al. Geodyn2: abottomholeassembly/geologicalformationdynamicinteractioncomputerprogram.inSPEAnnualTechnical Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers, 1985.

[5] Burgess, TM, McDaniel, GL, Das, PK, et al. Improving bha tool reliability with drillstring vibration models: field experience and limitations. in SPE/IADC drilling conference. Society of Petroleum Engineers, 1987.

[6] Jogi, Pushkar N, Macpherson, John D, and Neubert, Michael. Field verification of model-derived natural frequencies of a drill string. Journal of energy resources technology, 124(3):154–162, 2002. [7] Moradi,SandTaheri,F.Delaminationbucklinganalysisof generallaminatedcompositebeamsbydifferentialquadrature method. Composites Part B: Engineering, 30(5):503– 511, 1999.

[8] Rajnauth, Jerome J et al. Reduce torsional vibration and improve drilling operations. in SPE Latin

[9] Chunjie Han, Tie Yan, Yiyong Zhang and Wang, Qiang. Longitudinal harmonic response analysis of drill string in deep well by using ansys. Research Journal of Applied Sciences, 6(20):3815–3819, 2013.

[10] Bu, Changgen, Sun, Long, Hu, Yuanbiao, and Xia, Bairu. Research on flexible drill string vibration induced by sonic harmonicexcitation. Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering, 39(2):281–291, 2015.

 [11] Albdiry, MT and Almensory, MF. Failure analysis of drillstring in petroleum industry: A review. Engineering Failure Analysis, 65:74–85, 2016.

[12] Kapitaniak, M, Hamaneh, VV, and Wiercigroch, M. Torsional vibrations of helically buckled drill-strings: experimentsandfemodelling. inJournal of Physics: Conference Series, vol. 721, p. 012012. IOP Publishing, 2016.

 [13] Belkacem, Lallia, Abdelbaki, Noureddine, Gaceb, Mohamed, Bouali, Elahmoun, and Bettayeb, Mourad. Drill string fatigue failure and lockup risks assessment in tortuous trajectory well in algeria. 2017.

 [14] Hakimi,HandMoradi,S. Drillstringvibrationanalysisusing differential quadrature method. Journal of Petroleum Science and Engineering, 70(3-4):235–242, 2010