تحلیل عددی عکس العمل سازند با تیغه های مته حفاری به روش المان محدود

چکیده
 فعالیت حفاری نسبت به سالهای گذشته افزایش پیدا کرده است و چاه درشرایط عمق تر و سازند سخت تر و سایینده تر حفر می شوند. این محیط حفاری مشکلات زیادی را برای حفاری مته حفاری و عملکرد مته ایجاد می کند. بالاتر رفتن سطح فعالیت حفاری و سطح تقاضا ( ROP) در نرخ نفوذ باعث بالاتر رفتن نرخ دکل می شودو برای کمتر کردن ارزش حفاری مهندسین حفاری باید طراحی چاه، عملیات حفاری و سیال حفاری و عملیات آن را ارزیابی کنند. مته حفاری اگرچه قیمت ناچیزی در عملیات حفاری دارد ولی بالاترین تاثیر را درقیمت حفاری دارا می باشد و برای بهبود عملکرد حفاری باتوجه به چالش های موجود، مته حفاری باید سریعتر وعمق بیشتری را حفاری کند. هدف این تحقیق پیشرفت در فهم بنیادی از مکانیزم فیزیکی درگیر در مته حفاری و کارایی و تاثیر بیشتر و قیمت حفاری کمتررا ایجاد شود. مدل ژئومکانیکی در این مقاله ارائه می شود که به شبیه سازی روند عکس العمل تیغه های حفاری با سازند می پردازد. مهم ترین مکانیزم برای شکست سنگ در طول حفاری با مته حفاری شامل شکست کششی ناشی از موج بازگشتی از سطح سنگ و شکست فشاری که از تنش محوری بالا اعمال شده به سطح سنگ است. در این مقاله با استفاده از مدل ژئومکانیکی ارائه شده به بررسی تاثیر دو تیغه مجاور وفاصله خطی بین آنها و نوع سازند بر نرخ نفوذ مته حفاری پرداخته می شود که نشان دهنده حجم سنگ تکه تکه شده توسط دوتیغه مجاور بدون افزایش نیرو، بیشتر می شودکه آن در اثر تعامل حوزه تنش مربوط به دو دسته ترک حاصل از برش هر تیغه حفاری است ونتایج حاصل شده از این مطالعه به بهبود فهم حفاری با مته حفاری کمک می کند و ممکن است یک ابزار شبیه سازی برای توصیف بهتر و تسهیل این فناوری باشد.

واژه های کلیدی:

عکس العمل مته حفاری با سازند، شکست سنگ، نرخ نفوذ، تحلیل عددی ،Abaqus

نویسندگان :

الهه عزیزکریمی ، محمد فاتحی مرجی ، عماد شیرکوند

پنجمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1393)