نشریه ژئومکانیک و ژئوانرژی

نشریه ژئومکانیک و ژئوانرژی

آنالیز عددی عملکرد ریگ های فراساحلی اسپار بر اثر جریان های گردابی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی نفت، دانشکده مهندسی نفت، شیمی و پلیمر، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران
2 استادیار ، گروه مهندسی نفت ، معدن و مواد ، دانشکده فنی و مهندسی ، واحد تهران مرکزی ، دانشگاه آزاد اسلامی ، تهران ، ایران
3 دانشیار، گروه مهندسی نفت، دانشکده مهندسی نفت، شیمی و پلیمر، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران
10.22107/ggj.2026.579483.1262
چکیده
از بین ریگ‌های فراساحلی، ریگ‌های اسپار بعنوان یکی از بزرگترین سازه‌های مهندسی ساخته شده در صنعت حفاری است که در طول چند دهه گذشته برای حفاری و بهره برداری از میادین نفت و گاز استفاده شده‌اند. یکی از مشکلات استفاده از ریگ‌های اسپار، اعمال اثر گردابی توسط محیط اطراف می باشد. طوقه های مارپیچ نصب شده بر روی بدنه اینگونه ریگ ها، وظیفه کنترل اثرات گردابی را بر عهده دارند. پژوهش انجام شده، به تحلیل پدیده اثر گردابی و نیروهای ناشی از امواج جریان محیطی (نیروهای بالابری و کششی) بر روی ریگ دریایی اسپار با استفاده از روش عددی پرداخته است. جهت انجام شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) در شرایط جریانی آرام و بدون در نظر گرفتن ارتعاشات و نوسانات در اطراف ریگ اسپار در نظر گرفته شده است. شبیه سازی انجام شده با استفاده از نرم افزار STAR-CCM+ جهت آنالیز اثر گردابی اطراف ریگ اسپار با فرض وجود و یا عدم وجود طوقه‌های مارپیچ انجام شده است. براساس نتایج حاصله از شبیه سازی عددی، طراحی موثر طوقه های مارپیچ می تواند تاثیر به سزایی در جلوگیری از اثر گردابی و برخورد مستقیم امواج به بدنه ریگ داشته باشند. همچنین، سرعت آب در مقادیر 5/0، 75/0، 00/1، 25/1 و 5/1متر بر ثانیه و اعماق 7/1 و 7/2 متری می تواند تاثیرات به سزایی در اعمال نیروهای بالابری و کششی در حضور و یا عدم حضور طوقه های مارپیچی ایفا نماید.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical Analysis of SPAR Rig Performance via Vortex

نویسندگان English

Sajjad Jokari 1
ARMIN HOSSEINIAN 2
Ali Esfandiari Bayat 3
1 Master's degree, Department of Petroleum Engineering, Faculty of Petroleum, Chemical, and Polymer Engineering, SR.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Science and Engineering, Faculty of Petroleum, Mining and Materials Engineering, CT.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Department of Petroleum Engineering, Faculty of Petroleum, Chemical, and Polymer Engineering, SR.C., Islamic Azad
چکیده English

Among the various types of offshore rigs, single-point anchor reservoir (SPAR) rigs are notable as exceptional engineering accomplishments. A challenge faced by SPAR rigs is the impact of vortex effects from the surrounding environment. The helical strakes positioned on the body of the SPAR rig serve to reduce these effects. This research aims to examine the vortex phenomenon along with the forces generated by environmental flow waves (specifically lift and drag forces) that act on offshore SPAR rigs through numerical analysis. For the computational fluid dynamics (CFD) simulations, laminar flow conditions were chosen, eliminating vibration and oscillation around a modeled SPAR rig. The simulation was carried out using STAR-CCM+ software to analyze the vortex effects around the SPAR rig both with and without the presence of spiral rings. The results from the numerical simulation suggest that a carefully designed array of helical strakes can significantly impact the reduction of the vortex effect and the direct influence of waves on the rig’s structure. Moreover, the water velocity can greatly influence the dynamics of lift and drag forces depending on whether helical strakes are incorporated or not. Consequently, the behavior of lift and drag on the spar structure varied based on the performance of the vortex effects across different components of the spar rigs. Additionally, water velocities of 0.5, 0.75, 1.00, 1.25, and 1.5 m/sec at depths ranging from 1.7 to 2.7 m can significantly impact lift and drag forces, whether strakes are present or not.

کلیدواژه‌ها English

Offshore Rigs
SPAR Rig
Environmental Factors
Vortex Effect
Lift and Drag Forces
Helical Strakes