محاكاة تأثير التصدعات على الأنابيب المرنة (Coiled Tubing) باستخدام ANSYS

منصور إبراهيم بن عروس

doi:10.59743/aujas.v6i5.1498

المؤلفون

منصور إبراهيم بن عروس قسم الهندسة الميكانيكية والصناعية، كلية الهندسة، الجامعة الأسمرية الإسلامية، زليتن، ليبيا

DOI:

https://doi.org/10.59743/aujas.v6i5.1498

الكلمات المفتاحية:

الأنابيب المرنة، الخواص الميكانيكية، التصدعات، انسس (Ansys)

الملخص

أحد الأسباب الرئيسية للفشل وانهيار الانابيب المرنة (Coiled Tubing) غالبًا ما تكون التصدعات. في هذه الدراسة تم إيجاد معامل شدة الاجهاد (SIF) باستخدام برنامج ANSYS، ومقارنتها مع معامل شدة الاجهاد الحرج للأنابيب المرنة (CT). تمت المحاكاة على عينات من الانابيب المرنة CT-130 تحتوي على تصدعات. من النتائج تم رسم منحنى بين كل من و (a / t). النتائج المتحصل عليها كانت متطابقة مع نتائج البحوث [19، 21]. تظهر النتائج لقوة الشد والانحناء على عينات تحمل تصدعات عرضية، ان استخدام احمال أكثر من 60 KN وعمق صدع أكبر من 35% من سمك الجدار يسبب في دخول الانبوب منطقة البلاستيك، حيث احتمالية الانهيار تكون كبيرة جدا. أما في حالة التصدعات الطولية، تعتبر أكثر استقرار، حيث تظهر النتائج ان قوة التحمل تصل إلى 150 KN عندما يكون عمق الصدع اصغر من 35%. ومن جهة أخري يمكن القول بأنه يحدث انهيار للأنبوب عندما تكون . أما عند المستويات التي تكون فيها ، سوف تتشوه المادة بشكل بلاستيكي لاستيعاب القوة المطبقة. ويمكن تشغيل الانبوب في ظروف يكون فيها ، مع الأخذ بعين الاعتبار نسبة أمان لا تقل عن 20%.

المراجع

Padron t, craig sh. Past and present coiled tubing string failures - history and recent new failures mechanisms spe/icota coiled tubing and well intervention conference and exhibition. Spe 189914-ms 2018. DOI: https://doi.org/10.2118/189914-MS

Boumali a, brady me, ferdiansyah e, kumar s, van gisbergen s, kavanagh t, ortiz az, ortiz ra, pandey a, pipchuk d and wilson s: “coiled tubing: innovative rigless interventions,” oilfield review 17, no. 4 (winter 2005/2006): 29–41.

Coiled tubing manual , tes, nov ctes 2013, 3770 pollok drive conroe, www.nov.com/ctes.

Liu bing, et al. Mechanical properties of a coiled tubing blowout preventer ram in the shearing process. Natural gas industry b 6 (2019) 594e602. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ngib.2019.04.005

Al Laham, S. and S. I. Branch (1998). Stress intensity factor and limit load handbook, British Energy Generation Limited.

Tada, P. (2001). Paris, and GR Irwin. The Stress Analysis of Cracks Handbook: 2.25. DOI: https://doi.org/10.1115/1.801535

Nariman Saeed. PhD Thesis. Composite Overwrap Repair System for Pipelines –Onshore and Offshore Application. The University of Queensland,2015

Benaros, M., & Alhwaige, A. A. Modeling and Simulation for Utilisation of Chitosan-Polybenzoxazine Crosslinked Polymers for Pipeline Transportation of Crude Oil.‏

Anderson, T. L., 1995, .Fracture Mechanics, Fundamentals and Applications., CRC, Ch. 9.

Saxena, S., and Ramachandra Murthy, D. S., 2007, .On the Accuracy of Ductile Fracture Assessment of Through-Wall Cracked Pipes. Eng. Struct., 29, pp. 789–801. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2006.05.024

J. Wainstein, J. Perez Ipina, Fracture Toughness of HSLA Coiled Tubing Used in Oil Wells Operations, Journal of Pressure Vessel Technology February 2012 DOI: 10.1115/1.4004569. DOI: https://doi.org/10.1115/1.4004569

Гидан, С. Б., Бен, А. М., Кудашев, Р. Р., & Наумкин, Е. А. (2012). Оценка состояния гибких насосно-компрессорных труб с применением численных методов расчета. In Развитие инновационной инфраструктуры университета (pp. 24-26).

Гидан, С. Б., Бен, А. М., & Наумкин, Е. А. (2012). Оценка усталостной прочности материала гибких насосно-компрессорных труб. In 63-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (pp. 266-267).

Liu, Y., Xian, L. Y., Yu, H., Li, H. B., & Wei, F. (2019). Properties of CT130 Grade Coiled Tubing. In Materials Science Forum (Vol. 944, pp. 1082-1087). Trans Tech Publications Ltd.‏ DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.944.1082

Soboyejo, W. O. (2003). "11.6.2 Crack Driving Force and Concept of Similitude". Mechanical properties of engineered materials. Marcel Dekker. ISBN 0-8247-8900-8. OCLC 300921090.

Raju, I.S. and Newman, J.C., (1982), “Stress-intensity factors for internal and external surface cracks in cylindrical vessels”, Journal Of Pressure Vessel Technology-Transactions Of The ASME, 104(4), 293-298. DOI: https://doi.org/10.1115/1.3264220

Anderson, T.L., (1991), “Fracture mechanics: fundamentals and applications”, CRC Press, Boca4 Raton, Florida.

Vytyaz, O., Hrabovskyi, R., & Bezaniuk, Y. (2020). Assessment of danger of long term operated coiled tubing failure. AGH Drilling, Oil, Gas, 37(4).‏

Cassa, A. M., Van Zyl, J. E., & Laubscher, R. F. (2010). A numerical investigation into the effect of pressure on holes and cracks in water supply pipes. Urban Water Journal, 7(2), 109-120.‏ DOI: https://doi.org/10.1080/15730620903447613

Sharan, G., Lakshminarayana, H. V., VS, A. K., & Viswanath, N. Stress Intensity Factors for Circumferential Through Wall Crack In A Cylindrical Shell With Tori-Spherical End Closures. structure, 1, 3.‏