نوع مقاله : مقاله پژوهشی
عنوان مقاله English
نویسندگان English
سازههای لوله جداری چاههای نفت در اعماق زمین بهطور همزمان تحت تأثیر تنشهای بالای ژئومکانیکی، فشارهای خارجی و دماهای زیاد قرار دارند که این شرایط میتواند موجب کاهش پایداری سازهای، افزایش تغییرشکل و کاهش عمر بهرهبرداری آنها شود. در این پژوهش، یک چارچوب تحلیلی یکپارچه برای ارزیابی رفتار ترمومکانیکی این سازهها ارائه شده است. بدین منظور، لوله جداری بهصورت معادل با یک تیر ساندویچی از جنس کامپوزیت تقویتشده با نانوصفحات گرافنی (GPLRC) و دارای هسته آگزتیک بازگشتی مدلسازی شده است. فرمولبندی مدل بر پایه نظریه تغییرشکل برشی مرتبه سوم ردی، اصل همیلتون و روش حل ناویه انجام شده و رفتار خمشی و کمانشی سازه تحت بارگذاری همزمان حرارتی و ژئومکانیکی بررسی شده است. همچنین، اثر خواص وابسته به دما، تنشهای ژئومکانیکی برجا و نیروهای فشاری ناشی از افزایش دما در مدل لحاظ شده تا شرایط واقعی درون چاه شبیهسازی شود. در ادامه، تأثیر پارامترهایی نظیر کسر حجمی نانوصفحات گرافنی، الگوی توزیع آنها، زاویه سلول آگزتیک، بارگذاری ژئومکانیکی و دما بر عملکرد سازهای بررسی شده است. نتایج نشان میدهد افزایش مقدار نانوصفحات گرافنی از صفر به ۱ درصد، خیز میانی سازه را حدود ۶۸ درصد کاهش داده و بار بحرانی کمانش را حدود ۲۱۲ درصد افزایش میدهد. همچنین، الگوی توزیع FG-X بهترین عملکرد سازهای را در میان الگوهای بررسیشده ارائه میکند. بر اساس نتایج، ترکیب لایههای رویی تقویتشده با نانوصفحات گرافنی و هسته آگزتیک، راهکاری سبک، مقاوم و مؤثر برای افزایش سختی، پایداری و عملکرد ترمومکانیکی لولههای جداری چاه نفت بوده و چارچوب تحلیلی ارائهشده میتواند بهعنوان ابزاری کارآمد در طراحی و بهینهسازی اولیه این سازهها در شرایط فشار و دمای بالا مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژهها English