مدل سازی و تحلیل ارتعاشی بالا برنده کشتی های حفاری در راستای جریان و عمود بر آن

در سال های اخیر فعالیت های حفاری منابع نفت و گاز در میادین با عمق بالاتر از 3000 متر انجام می شود. برای هدایت مته حفاری و انتقال هیدروکربن به سطح دریا، بالا برنده بین کشتی حفاری و بستر دریا نصب می شود. یک سامانه کنترلی، وظیفه حفظ موقعیت کشتی حفاری را برای انجام عملیات بر عهده دارد. به واسطه نسبت بالای طول به سطح مقطع بالا برنده می توان آن را به صورت یک تیر شبیه سازی نمود. در این مقاله نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر بالا برنده با استفاده از نظریه موریسون و تئوری امواج دامنه کوتاه تخمین زده شده است. در محل اتصال بالا برنده به کشتی حفاری یک سامانه جبران سازی در نظر گرفته شده که اثرات حرکت کشتی را بر بالا برنده کاهش داده و با اعمال یک کشش استاتیکی متناسب با وزن بالا برنده تغییرات تنش محوری در بالا برنده را کاهش می دهد. با استفاده از این مفروضات روابط حاکم بر ارتعاش بالا برنده در دو راستای جریان و عمود بر آن به دست آمده و با استفاده از روش های عددی تفاضل محدود و رانج کاتا حل می گردد. در انتها اثر عوامل مکانیکی بر رفتار دینامیکی بالا برنده مطالعه خواهد شد.