برآیند و تاثیر پوسیدگی در مقاومت مچالگی کیسینگ

به گزارش آژانس رویدادهای مهم نفت و انرژی " نفت ما " ، معمولا ظرفیت تحمل کیسینگها بعد از پوسیدگی کاهش مییابد که به طور جدی تاثیرخود را درادامه حفاری چاه، تکمیل چاه و استخراج نفت خواهد گذاشت. تعداد زیادی از محققان محاسبات بسیاری را در زمینه مقاومت مچالگی کیسینگهای پوسیده انجام دادهاند اما تعداد محدودی از آنها در زمینههای مکانیسم ازهم گسستگی مچالگی، فاکتورهای تاثیرگذاری، قانون مقاومت مچالگی و همچنین اختلاف محاسبات واقعی و تخمین زده شده، تمرکز کردهاند. بوسیله آنالیزهای نظری، شبیه سازیهای عددی و تستهای واقعی به خوبی میتوان در فاکتورهای تاثیرگذاری و قانون مقاومت مچالگی تحقیق کرد. نتایج تحقیق نشان می دهد که مچالگی کیسینگ های پوسیده شده (به شکل هلال) به بی ثباتی سه بند وابسته میباشند. معمولا در کیسینگها چندین موقعیت پوسیده در ناحیه پلاستیک به وجود میآید که در ابتدا از هم گسیخته میشوند که این امر سبب بیثباتی ساختار کیسینک میشود. مقاومت کیسینگ های پوسیده تغییرات ماده، تابع قدرت و روند خطی را با داشتن ضخامت دیواره باقیمانده، شعاع پوسیده شده و بارهای محوری را ارائه میکند. زمانی که انعطاف پذیری کمتر از 10 درجه در هر 30 متر باشد خمش گمانه تاثیر کمتری را در مقاومت مچالگی دارد. بنابراین مدل محاسباتی برای مقاومت مچالگی کیسینگ پوسیده بوسیله ضریب شعاع پوسیدگی و مقاومت تسلیم در آن لحظه تخمین زده و تست می شود. نتایج تست نشان می دهد که خطای مدل محاسباتی کمتر از 5 درصد میباشد. درکل، این کیسینگ های پوسیده شده(به شکل هلال که در اثر حرکت رشته حفاری به وجود می اید) باعث کاهش مقاومت مچالگی می شود. به طورکلی مقاومت مچالگی ظرفیت تحمل لوله جداری را در مقابل تورفتگی و مچاله شدن تحت تنشهای مماسی، کششی توصیف می کند که عوامل دیگری مثل کشش محوی، تنشهای مماسی، خمشی و همچنین دما و… نیز در آن دخلیل میباشند. با افزایش و رسیدن این نوع تنشها به مقاومت تسلیم موثر لوله مچالگی و از هم گسستگی اغاز میشود. پوسیدگی لوله جداری که خود تحت اثر اصطکاک ابزار حفاری و خمش گمانه به وجود میآید این مقاومت را کاهش میدهد. بنابراین این مقاومت بستگی زیادی به شعاع پوسیدگی و روند تغییرات ماده دارد. همچنین کاهش مقاومت مچالگی که با کاهش مقاومت تسلیم موثر همراه است مشکلات زیادی را در ادامه حفاری به وجود می آورد که معمولا لوله های جداری از آلیاژهای مرغوب به همراه عناصر ضد فرسایش مثل کروم که از سنگ کرومیت به دست میآید، ساخته می شوند. با استفاده از ضریب شعاع پوسیدگی و مقاومت به دست آمده به روش استوانه خارج از مرکز و همچنین بهبود مقاومت مچالگی با افزایش شعاع پوسیدگی به روش استوانه خارج از مرکز که مدلهای محاسباتی این روش با در نظر گرفتن قانون مقاومت مچالگی به وسیله ترکیب آنالیزهای تجربی به دست می آید، می توان محاسبه مقاومت مچالگی کیسینگ فرسایش یافته را انجام داد. با به دست آوردن مقاومت مچالگی به کمک آنالیزهای ذکر شده برای استوانه خارج مرکز و مقایسه آن با مقاومت کیسینگ پوسیده، افزایش مقاومت مچالگی برای مدل استوانه خارج از مرکز نتیجه گیری می شود. البته به دلیل آسیبهای سطحی که در سطح کیسینگ وجود دارد مقادیر به دست آمده با ترکیب آنالیزها دارای اختلاف بسیار کوچکی با مقادیر واقعی می باشند. روش آنالیز المان محدود با شبیه سازی قسمتی از کیسینگ با استفاده از نرم افزار نستران یا آباکوس انجام می شود که آن قسمت از کیسینگ به چندین تکه و هر تکه به چند نقطه تقسیم میشود و با افزایش بارهای خارج می توان به مرحله مچالگی رسید و محاسبات را مدل سازی کرد. در نتیجه می توان موارد زیر را به عنوان یافته های کلdدی برشمرد: 1-مکانیسم از هم گسیختگی پوسیدگی کیسینگ بوسیله شبیه سازی عددی و تستهای فیزیکی مطالعه می شود و مقاومت مچالگی پوسیدگی هلالی متعلق به سه نقطه ناپایدار میباشد. ناحیه پوسیده شده ابتدا در منطقه پلاستیک به شدت تسلیم می شود سپس تغییر شکل می دهد که باعث ناپایداری الاستیک-پلاستیک تمام ساختار خواهد شد. 2- فاکتورها و نقشهایی که در مقاومت مچالگی تاثیر میگذارد آنالیز می شود. مقاومت مچالگی پوسیدگی کیسینگ تغییرات ماده، تابع قدرت و تابع خطی را با ضخامت پوسیدگی، شعاع پوسیدگی و بارهای محوری را ارائه میکند. بارهای محوری و خمش گمانه کمترین اثر را بر مقاومت مچالگی دارند (زمانی مقدار ان خیلی کوچک باشد). 3- تمام فاکتورهای تاثیر گذاری در مقاومت مچالگی کل و ضریب شعاع پوسیدگی، مدلهای محاسباتی برای مقاومت مچالگی ساختار کیسینگ پوسیده بر پایه مقاومت مچالگی بدون پوسیدگی تخمین زده می شود، بنابراین خطای مدلهای محاسباتی کمتر از 5 درصد خواهد بود. علی غفوریان نصرتی/ کارشناس مهندسی نفت (حفاری و استخراج)