پایان نامه کارشناسی ارشد مکانیک ساخت و تولید-بررسی عوامل خوردگی وخستگی در لوله دستگاه لوله مغزی سیار

توضیحات:

پایان نامه کارشناسی ارشد مکانیک ساخت و تولید با عنوان : بررسی عوامل خوردگی و خستگی در لوله دستگاه لوله مغزی سیار در 91 صفحه همراه با جدول و نمودار و محاسبات و قابل ویرایش

نکته: این پایان نامه بصورت انحصاری فقط در این وبسایت به فروش می رسد.

چکیده:

       با عنایت به اهمیت صنعت حفاری در جهان و رقابت جهانی برای تولید بیشتر نفت و گاز از مخازن نفتی و بخصوص بهره برداری از مخازن مشترک لذا بر آن شدیم تا در یکی از شاخه های این صنعت گامی هرچند کوچک برداریم و باتوجه به تجربیات شخصی بنده در این صنعت و آشنایی کامل با دستگاه لوله مغزی سیار که هم اکنون به دلیل مزایای فوق العاده ای که دارد به وفور در این صنعت استفاده می گردد، همانطور که در روند تحقیق خواهیم خواند در این دستگاه از یک لوله انحصاری خاص که به دور یک قرقره پیچیده می شود استفاده می گردد که بسیار قیمتی می باشد لذا جهت بهره وری بهینه از این لوله بررسی خستگی لوله و حالتهایی که بتوان به تعداد سیکل کاری بیشتری (افزایش عمر مفید لوله) دستیابی پیدا کنیم مورد نظر این تحقیق بوده و امید است که این موضوع آغازی جهت ادامه مسیر در این راستا باشد و نهایتا به یاری خداوند منان تولید این لوله نیز به صنعت ملی کشور افزوده شود.

مقدمه:

1-1 لوله مغزی سیار

     خدمات و سرويس دهي لوله مغزي سيار به بیش از نيم قرن قبل بر مي گردد.در جنگ جهاني دوم متحدين از اين تكنولوژي جهت انتقال سوخت از انگليس به فرانسه استفاده نمودند.تجهيز و توسعه لوله مغزي به شكل مدرن و پيشرفته نيز ريشه در پروژه هاي سري نيروهاي متحدين در خلال جنگ جهاني دوم دارد.نام پروژه پلوتو، از سرواژه اي سه كلمه خط لوله زير اقيانوس گرفته شده، طي اين پروژه سوخت رساني به قواي مهاجم از درياي مانش انجام شد.در اين طرح هفده لوله 30 مايلي را بكار گرفتند و شش لوله ذخيره هم از طريق جوشکاری اضافه شده كه جنس لوله ها فولاد و قطر داخلي شان 3 اینچ بود.  لوله هاي دور قرقره هاي عظيمي به قطر40  اینچ پيچانده شده و پشت يك كشتي يدك كش حمل مي شد. پس از گذشت 18 سال، شركتي بين المللي كاليفرنيا ،  اولين واحد لوله مغزي سيار را طراحي نمود، که سيستمي حاوي انتقال نيرو توسط زنجير با ويژگي عمودی وچرخش معكوس به بازار عرضه شد.مهم ترين قسمت دستگاه لوله مغزي بخش رانش است كه منشاء پيدايش و ابداع آن به يكي ديگر از پروژه هاي سري نيروي دريايي ارتش آمريكا باز مي گردد. علاوه بر موارد ذكرشده، افزايش روزافزون نفت و عدم تمايل شركت هاي نفتي به عمليات هاي ريسكي و تغيير در تكنيك هاي حفاري رشد و توسعه لوله مغزي سيار را تا اندازه هاي كند نمود.  اما با تمامي اين اهرم هاي بازدارنده طي چندين سال گذشته بطور چشم گيري اين تكنولوژي بكار گرفته شد خصوصاً سقوط قيمت نفت در سال 1986 فرصت مناسبي بود جهت عرض اندام و اثبات توانايي هاي اين دستگاه بوده است.

فهرست مطالب:

فصل اول: معرفی دستگاه لوله مغزی سیار و مشخصات فنی مهندسی لوله مغزی  1

1-1        لوله مغزی سیار 2

1-2        کاربرد لوله مغزی سیار در صنعت حفاری 2

1-3        دلايل استفاده از لوله مغزي سيار در حفاري 2

1-4        محدوديت ها و مشكلات لوله مغزي سيار 3

1-5        معرفي اجزا‍ء دستگاه لوله مغزي سيار 4

1-5-1   بخش رانش لوله به درون چاه 4

1-5-2   وزن نما  6

1-5-3   سيستم انتقال قدرت و اجزاء جانبي 6

1-5-4   اجزاء اصلي ریل لوله 6

1-6        موارد کاربرد دستگاه لوله مغزی سیار  7

1-7        مشخصات فنی و روش ساخت 7

1-8        فرایند جوش اریب نوار    9

1-9        عملیات شکل دهی 10

1-10      جوشکاری لوله  10

1-10-1   زدودن جرقه جوش 10

1-10-2   آنیل درز 11

1-10-3   تنش زدایی از کل بدنه 11

1-10-4   بازرسی غیرمخرب 11

1-10-5  تست قطر داخلی و تست هیدرواستاتیک 12

1-10-6  پوشش های نیتروژنی 12

1-11      خصوصیات شیمیایی محصول 12

1-12      فرمول ها و روابط 13

1-13    افت فشار اصطکاکی 17 

فصل دوم: بررسی منابع 19

2-1   فشار مچالگی لوله مغزی سیار 20

2-2   بررسی فشار مچالگی لوله کاملاً گرد 21

2-3   فشار مچالگی لوله مغزی بیضی شده 22

2-3   معادلۀ تعیین کننده افت فشار در لوله مغزی سیار 26

2-4   ویژگی های کاهش نیروی کشش در لوله 30

2-5   روش های تعیین عمر عملیاتیِ رشته لوله مغزی سیار 32

2-6  عمر کاری یک رشته از لوله مغزی  33

فصل سوم: روش انجام کار و محاسبات 38

3-1  روش انجام کار و محاسبات 39

3-1-1 دستورالعمل های اصلی نرم افزار آباکوس 39

3-1-2 آشنایی با ماژول های نرم افزار 40

3-2  مدلسازی 43

3-3  مواد 44

3-4  مونتاژ 44

3-5  مش بندی  46

3-6  مراحل شبیه سازی 48

فصل چهارم: نتایج بررسی اثر خستگی در عمر لوله مغزی 53

4-1  مراحل خمش لوله مغزی 54

4-2  تئوری کار انجام شده 55

4-3   نتایج 55

4-4  گرافهای نتایج 58

4-5  محاسبات مربوط به بررسی فشار ترکیدگی و مچالگی 62

4-6   تاثیر گاز برعمر لوله مغزی  65

4-7  خوردگی لوله توسط اسید 65

4-8  پیشنهاداتی جهت استفاده ایمن از دستگاه لوله مغزی سیار 66

فهرست جداول

جدول(1-1)خصوصیات شیمیایی محصول  12

جدول(2-1) مقایسه میان داده های آزمایشی و نظریه 26

جدول (2-2) مقایسه بین داده‌های آزمایشی و نظریه  26

جدول(2-3) خواص معمول سیار بکار رفته در محاسبات 30

جدول (4-1) جدول فشار ترکیدگی 62       

جدول (4-2) جدول فشار مچالگی 62

فهرست نمودارها

   نمودار(2-1)دیاگرام مودی  29      

نمودار (4-1) کرنش داخل لوله 58

نمودار (4-2) تنش در داخل 58

نمودار (4-3)نمودار تنش کرنش در داخل لوله 59

نمودار (4-4) کرنش در خارج لوله برحسب زمان 60

نمودار (4-5) تنش در خارج لوله بر حسب زمان 60     

نمودار (4-6) نمودار تنش کرنش در سطح خارجی لوله 60

نمودار (4-7) فشار ترکیدگی و مچالگی لوله با ضخامت 095/0 اینچ   63

نمودار(4-8) نمودار فشارترکیدگی لوله مغزی با ضخامتهای مختلف 63

نمودار(4-9) نمودار فشارمچالگی لوله مغزی سیار با ضخامتهای مختلف 64

نمودار (4-10) نمودار ترکیدگی و مچالگی لوله مغزی  با ضخامتهای مختلف 64 

فهرست اشکال

شکل(1-1)نمایی شماتیک از برپایی دستگاه لوله مغزی سیار  3

شکل (1-2)بخشی از دستگاه که باعث رانش لوله می گردد 4

شکل (1-3)نمایی از رنجیرهایی که باعث رانش لوله می گردند 5

شکل(1-4) نمایی شماتیک از منطقه جوشکاری شده 8

شکل (1-5) نمایی از جوشکاری اریب لوله 9

شکل(1-6) نحوه نوردکاری لوله  9

شکل (2-1)نمایی از بیضی شدن لوله 22  

شکل(2-2) دستگاه تست فیزیکی لوله 25

شکل (2-3)محاسبه افت فشار در لوله 27

شکل (2-4)برپایی معمول لوله مغزی سیار 35

شکل(3-1) مدلسازی قرقره با نرم افزار آباکوس 43

شکل(3-2) مدلسازی لوله 44

شکل(3-3) مونتاژ لوله و قرقره 44

شکل(3-4)  45        

شکل (3-5 45

شکل(3-6) مش بندی قطعات 46

شکل(3-7)  46

شکل(3-8)نمایش تنشهای وارد شده بر لوله مورد تحلیل 47

شکل(3-9) کرنشهای وارد بر لوله مورد تحلیل   48

شکل(3-10) مدل سازی لوله 49

شکل (3-11) بارگذاری لوله 50

شکل(3-12) مش بندی لوله مورد تحلیل 51

شکل (4-1) نمایش مراحلی که لوله در یک سیکل طی می نماید  54

شکل (4-2) تغییر شکل پلاستیک شدید لوله 56

شکل(4-3) دو نمونه از لوله مغزی  61               

شکل(4-4) ترک ایجاد شده در سطح لوله مغزی  61

شکل(4-5) رشد ترک در اثر فرایند خستگی در لوله مغزی 61

شکل(4-6) مقطع شکسته شده لوله مغزی 65