بررسی تحلیلی، عددی و تجربی ابزار درون چاهی توپک منبسط شونده

یکی از ابزارهای مهم در صنعت نفت و گاز، توپک های منبسط شونده می باشند. این ابزار، استوانه ای الاستومری می باشد که توسط کابل های فلزی تقویت شده است. پس از راندن ابزار به درون چاه، با پمپاژ سیالی به درون آن، قطر ابزار افزایش می یابد و اصطلاحا منبسط می شود. سپس با جداره ی چاه تماس می یابد و دو سمت خود را آب بندی می کند و مانع از سر خوردن استوانه می گردد.در این تحقیق، بررسی پارامترهای مهم ابزار از قبیل زاویه ی اولیه تقویت کننده ها، کاهش طول ابزار، تغییرات زاویه ی تقویت کننده ها در اثر انبساط و پدیده ی قفل شدگی به کمک روابط هندسی و شبیه سازی عددی در نرم افزار آباکوس صورت می گیرد. الاستومر با مدل اوگدن مرتبه سوم و کابل های تقویت کننده با المان های خرپا مدل شده اند. قرارگیری تقویت کننده ها در الاستومر با قید میلگرد تقویت کننده انجام گرفته است. درنهایت آزمایش تجربی این ابزار انجام پذیرفته است که با روابط و شبیه سازی انطباق مناسبی داشته است.نتایج نشان می دهند که در اثر انبساط استوانه تقویت کننده ها بازآرایی می شوند و زاویه ی آن ها افزایش می کند. حداکثر زاویه ی تقویت کننده ها مقدار مشخصی است و در صورت رسیدن به آن افزایش قطر و کاهش طول استوانه صورت نمی گیرد و قفل شدگی روی می دهد.

Keywords:

توپک منبسط شونده , کامپوزیت های ریسمان-لاستیک , هایپرالاستیسته , میلگرد تقویت کننده , تحلیل اجزای محدود