نام پژوهشگر: محمد فرجی مهیاری

ارتعاشات غیرخطی ترکیبی محورهای دوار بلند در رشته های حفاری
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی - دانشکده مهندسی مکانیک 1391
  محمد فرجی مهیاری   علی اصغر جعفری

پایداری و ارتعاشات یکی از مهم ترین عوامل در طراحی، عملکرد و عمر رشته های حفاری می باشند. با توجه به این موضوع، مهم ترین هدف این رساله، بررسی ارتعاشات و پایداری رشته حفاری در نظر گرفته می شود و اثر عواملی مانند سرعت دورانی رشته حفاری، ارتفاع نقطه خنثی و دبی گل حفاری مورد تحلیل قرار خواهد گرفت. به این منظور، کل رشته حفاری به عنوان یک سیستم در نظر گرفته شده و ارتعاشات طولی، عرضی و دوران رشته حفاری لحاظ خواهد شد و معادلات انرژی پتانسیل و جنبشی کل رشته حفاری استخراج می گردد. در این حالت، اثر کوتاه شدگی هندسی که سبب پیوستگی بین ارتعاشات طولی و عرضی می شود نیز لحاظ می گردد. سپس کار حاصل از نیروها و گشتاورهای وارده از طرف گل، دیواره، وزن و تیغه مته نیز محاسبه می شود. در ادامه پایدارکننده ها مدل سازی شده و به کمک روش های اجزاء محدود، معادلات سیستم به صورت گسسته در آورده شده و شرایط مرزی بر آن اعمال خواهد شد. به کمک معادلات استخراج شده، نقاط تعادل سیستم بدست آورده شده و سپس پایداری آن مورد ارزیابی قرار می گیرد. به این ترتیب، آستانه ناپایداری رشته حفاری محاسبه می گردد. در بخش نتایج، مرز ناپایداری رشته حفاری، آستانه فرار از ارتعاشات تحریک پارامتری، بهترین مکان پایدارکننده ها به منظور دستیابی به بیشترین ارتفاع بحرانی نقطه خنثی، فرکانس طبیعی سیستم، پاسخ زمانی و پدیده چسبش- لغزش مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. برترین نتیجه این پژوهش ارائه یک معیار برای آستانه ناپایداری رشته حفاری خواهد بود و اثر عوامل مختلفی از قبیل دبی گل حفاری، سرعت دورانی و ارتفاع نقطه خنثی و تعداد و محل پایدار کننده ها ارائه خواهد شد. نتایج حاصل از این پژوهش می تواند در غالب نمودارها و جداولی در اختیار کاربر رشته حفاری قرار بگیرد تا با استفاده از آن ها، عملیات حفاری در بهترین حالت و در دورترین شرایط از مرز ناپایداری انجام گیرد.