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

Abstract

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.