حبیب اله ظفریان - داشجوی دکتری تخصصی؛ دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
محمدجواد عامری شهرابی - دانشیار، دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
یاسر ارجمند - دانشجوی دکترای تخصصی، دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
سید مرتضی میرعباسی - دانشکده نفت دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

امروزه استفاده از سرمته های دندانه الماسی مصنوعی (PDC)[۱] در صنعت نفت به ویژه در حفاری های عمیق گسترش یافته است. از همین رو، با توجه به قیمت بالای این نوع سرمته ها، شناخت و تحلیل مدل برهم کنش این نوع سرمته با سنگ حائز اهمیت فراوان است. تاکنون مدل های ریاضی زیادی برای تبیین برهم کنش سنگ و سرمته ارائه شده است که یکی از مهم ترین این مدل ها، مدل تحلیلی نیشیماتسو می باشد. تمامی مدل های موجود، برهم کنش سنگ و سرمته را در شرایط محیطی مدل سازی کرده اند؛ حال آنکه در حفاری واقعی، سنگ تحت تنش های برجای زمین نیز قرار دارد. ازاین رو میزان نیروی اعمالی توسط سرمته برای کندن سنگ بسیار متفاوت از شرایط محیطی خواهد بود. تلاش های بعدی برای توسعه مدل نیشیماتسو در شرایط حفاری، فرض کرده اند که سنگ در همان زاویه ای دچار شکست می شود که در شرایط محیطی می شکند؛ این در حالی است که با تغییر عمق و در نتیجه تغییر تنش های برجای وارده به سنگ، زاویه شکست متفاوت خواهد بود. در این مقاله، با حذف این فرض ساده شونده، مدل تحلیلی نیشیماتسو برای شکست سنگ، مبتنی بر شرایط واقعی حفاری توسعه داده شده و برای داده های یکی از میادین ایران، مورد کاوی شده است. نتایج نشان می دهد حذف این فرض ساده شونده منجر به کاهش خطای ۱۵-۲۰% در محاسبه زاویه شکست و نیروی لازم برای شکست می شود.

برهم کنش سنگ وسرمته, زاویه شکست سنگ, نیروی شکست سنگ, مدل تحلیلی, سرمته دندانه الماسی مصنوعی