تحليل تنش تماسي و ضرايب تمرکز تنش در ابزار اتصال رشته هاي حفاري چاه هاي نفت

در اين پژوهش ابزارهاي اتصال پيچشي رشته هاي حفاري که در حفاري چاه هاي قائم بيشتر از ساير اعضا در معرض شکست هستند با استفاده از المان هاي متقارن محوري در نرم افزار ANSYS، و به روش اجزاي محدود مدل شده اند. براي مدل سازي تماس بين سطوح نيز از المان هاي تماس و از معادلات قيد بهره مي بريم. نيروهاي محوري کششي و فشاري، فشارهاي داخلي و خارجي ناشي از سيال حفاري روي لوله، گشتاور اعمال شده از طرف موتور در بالاي چاه، و ممان خمشي حاصل از کمانش لوله هاي وزين حفاري در پايين چاه عمده ترين بارهايي هستند که به مدل وارد مي شوند. مطابق استاندارد API به منظور بهبود رفتار خستگي اين اتصالات مقداري پيش بار نيز به آن اعمال مي شود. مدل تحت بارگذاري کششي، فشاري، پيش بار خالص و ترکيبي از آن ها قرار گرفته است. تعيين مکان و مقدار بيشينه ضريب تمرکز تنش در پين (pin) و باکس (box)، تاثير اعمال پيش بار روي مقدار ضريب تمرکز تنش، و نيز تاثير آن بر ميزان بار دندانه بحراني و متعاقبا عمر خستگي از جمله کارهايي است که در اين نوشتار به آن پرداخته شده است. در انتها نيز بحثي در مورد همگرايي جواب مقادير تنش در سطوح تماس ارايه شده است.