مطالعه و تحلیل تنش تجهیزات سرچاهی، شامل بدنه های سرلوله های جداری و مغزی، بر اساس استانداردهای API 6A و ASME BPVC

برای بهره برداری از چاه های نفت به تجهیزاتی نیاز است که لوله های جداری و مغزی چاه را آویزان نگه دارند و امکان دسترسی به چاه را فراهم کنند که تجهیزات سرچاهی نامیده می شوند. بدنه ی این قطعات، استوانه هایی هستند که تحت بارگذاری های گوناگونی قرار می گیرند و تخریب آنها صدمات مالی، جانی و زیست محیطی فراوانی را باعث می شود. هدف این مقاله، بررسی رفتار تنشی بدنه های سرلوله های جداری و مغزی چاه های روی خشکی، در بارگذاری استاتیکی و اعتبارسنجی طراحی آنها بر اساس استاندارد API 6A است. بر این اساس ابتدا روش های طراحی این استاندارد شامل روش انرژی اعوجاج، روش استاندارد API 6X و روش تحلیل تنش تجربی بیان و نیروهای وارد به تجهیزات معرفی و محاسبه می شوند؛ در ادامه تمام قطعات به روش المان محدود تحلیل تنش خواهند شد. برای توضیح تنش کلی اجزا از روش فون میسز استفاده می شود و جهت توجیه تمرکز تنش ها از روش حل عددی استاندارد ASME Section 8 Division2 کمک گرفته میشود. از کانتورهای تنش مشخص می شود که سطح داخلی و سطح تکیه گاه آویزهای لوله های جداری و مغزی قطعات، تنش بالایی را متحمل می شوند، اما تنش بیشینه در لبه ی داخلی سوراخ مربوط به دسترسی شیرهای دروازهای اتفاق می افتد و مقدار آن از تنش مجاز ماده ی قطعات بیشتر می شود. برای توجیه این پدیده و اطمینان از صحت طراحی از روش حل الاستیک برای محافظت از شکست پلاستیک که در دیویژن دوم استاندارد BPVC ASME تشریح شده است، استفاده خواهد شد. در صورت به کارگیری این روش از افزایش ضخامت جداره ها جلوگیری شده و می توان طراحی را بهینه تر کرد. به منظور تصدیق طراحی قطعات، تست های کنترل کیفیت استاندارد API 6A به عمل آمده و نتیجه ی تست ها موفقیت آمیز بوده اند. لازم به ذکر است تحلیل خستگی و بررسی تنش های یاتاقانی محلی خارج از هدف استاندارد API 6A هستند.

Keywords:

تحلیل تنش , تجهیزات سرچاهی ASME BPVC , API 6A