طراحی کنترل کننده جهت کاهش ارتعاشات رشته (لوله های) حفّاری نفت و گاز

حفّاری چاههای نفت و گاز یکی از صنایع مهم میباشد. بهینه سازی و افزایش بهره وری در این صنعت اهمیت فراوانی دارد. تمرکز اصلی این پایان نامه روی جبران سازی و کاهش نوسانات چسبش و لغزش(stick-slip) در رشت? حفّاری، به کار رفته در حفّاری چاه های نفت، میباشد. پدیده چسبش و لغزش اساساً به علت حالت کشسانی رشت? حفّاری و تغییر نیروی اصطکاک در متّه به وجود میآید؛ نیروی اصطکاک ایستایی بیشتر از نیروی اصطکاک جنبشی است که این باعث میشود متّه بچسبد و سپس بلغزد. به این پدیده چسبش و لغزش میگویند. چسبش و لغزش باعث کاهش عمر متّه و خرابی پیش از موعد ابزار و کاهش سرعت حفّاری میشود. با مدل سازی مکانیکی و مطالعه رفتار رشت? حفّاری و طراحی کنترل کننده براساس مدل میتوان به اصلاح این مشکل و مسئله پرداخت. اصطکاک پدیده ای خیلی غیر خطی است و به این دلیل از مدل غیر خطی باید استفاده شود. در این متن از مدل ساده شده دینامیکی رشت? حفّاری استفاده کرده ایم. از این مدل در مقالات مختلف استفاده شده است. ما در اینجا نوسانات سرعت متّه حفّاری با استفاده از روابط ریاضی، که از مدل دینامیکی استخراج شده است، و همچنین شبیه سازی کامپیوتری با نرم افزار matlabsimulink، مورد بررسی و تحلیل قرار دادیم. در ادامه ما روشی برای کاهش نوسانات پیچشی متّه بر اساس کنترل وزن روی متّه (weight on bit) ارائه کرده ایم. در اینجا از تغییرات گشتاور اعمالی به رشت? حفّاری برای تنظیم مقدار وزن روی متّه استفاده است