تحلیل تنش تماسی و ضرایب تمرکز تنش در ابزار اتصال رشته های حفاری چاه های نفت

در این پژوهش ابزارهای اتصال پیچی رشته های حفاری که در حفاری چاه های قائم بیشتر از سایر اعضا در معرض شکست هستند با استفاده از المان های متقارن محوری در نرم افزار A N S Y S، و به روش اجزاء محدود مدل شده اند. برای مدل سازی تماس بین سطوح نیز از المان های تماس و از معادلات قید بهره می بریم. نیروهای محوری کششی و فشاری، فشارهای داخلی و خارجی ناشی از سیال حفاری روی لوله، گشتاور اعمال شده از طرف موتور در بالای چاه، و ممان خمشی حاصل از کمانش لوله های وزین حفاری در پایین چاه عمده ترین بارهایی هستند که به مدل وارد می شوند. مطابق استاندارد A P I به منظور بهبود رفتار خستگی این اتصالات مقداری پیش بار نیز به آن اعمال می شود. مدل تحت بارگذاری کششی، فشاری، پیش بار خالص و ترکیبی از آن ها قرار گرفته است. تعیین مکان و مقدار بیشینه ی ضریب تمرکز تنش در پین (p i n) و باکس (b o x)، تاثیر اعمال پیش بار روی مقدار ضریب تمرکز تنش، و نیز تاثیر آن بر میزان بار دندانه بحرانی و متعاقبا عمر خستگی از جمله کارهایی است که در این نوشتار به آن پرداخته شده است. در انتها نیز بحثی در مورد همگرایی جواب مقادیر تنش در سطوح تماس ارائه شده است.