مطالعات آزمایشگاهی شکست سنگ های آهکی توسط لیزر فیبری : پایان‌نامه ارشد مهندسی نفت گرایش حفاری و بهره‌برداری

هر دانشجویی در مقطع تحصیلات تکمیلی، که شامل دوره های کارشناسی ارشد و دکتری است، مشغول به تحصیل باشد، بعد از اینکه تمام واحد های درسی تعیین شده را گذراند، موظف است برای تمام کردن دورۀ خود رساله و یا پایان نامه ای بنویسد و طی مراسمی رسمی که از قبل برنامه ریزی شده است، از آن دفاع کند و نمرۀ قبولی بگیرد. نوشتن پایان نامه برای دانشجوی کارشناسی ارشد تقریباً اولین تجربۀ علمی و پژوهشی جدی و روشمند است و دانشجو با نوشتن پایان نامه در واقع راه را برای پژوهش های بعدی اش هموار می کند. همان طور که می دانید پایان نامه یا رساله نوعی پژوهش دانشگاهی است و بنابراین باید از بیشتر قواعدی که در حوزۀ پژوهش ها و تحقیقات آکادمیک وجود دارد پیروی کند و بتواند پیام خود را به گونه ای که رسا، علمی، مستدل و منطقی باشد، به مخاطبانش برساند. برای کمک به دانشجو در رسیدن به این اهداف به معرفی موضوعات پایان نامه های ارشد از دانشگاه های برتر کشور پرداختیم . در ادامه پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی نفت گرایش حفاری و بهره‌برداری با عنوان مطالعات آزمایشگاهی شکست سنگ های آهکی توسط لیزر فیبری در 80 صفحه با فرمت WORD  همراه با نمودار و اشکال نگارش شده است. در ادامه قسمتهایی از این پایان نامه بعنوان نمونه آورده شده است:

چکیده تحقیق مطالعات آزمایشگاهی شکست سنگ های آهکی توسط لیزر فیبری :

حفاري چاه هاي نفت و گاز با استفاده از تكنولوژي لیزری یکی از روش های متعارف در نسل جدید حفاری ها مي باشد . با توجه به این که حرارت بالای لیزر باعث ذوب و تبخیر سنگ می گردد، از این رو استفاده از چنین روشی به عنوان دستگاه حفاری سنگ های سخت و محیط های نا همگون نام برده می شود . به علت این که این روش وابسه به مولفه های بسیاری است لذا هر تغيير و جايگزيني در سیستم نيازمند اثبات قوي در این زمینه می باشد . در این تحقیق به بررسی و قابلیت های بکارگیری لیزر فیبری و لیزر کربن دی اکسید در عملیات شکست سنگ آهکی  به صورت آزمایشگاهی وعددی پرداخته شده است. به طوری که در ابتدا با ایجاد یک تحلیل ساده عددی معادله انتقال حرارت در جسم را حل کرده و سپس بر اثر شرایط حرارتی موثر عملیات آزمایشگاهی لیزری را انجام می دهیم. از سوی دیگر به تحلیل شکست ها در محیط های متعارف مخزنی و شبیه سازی این شرایط با محیط مخزنی پرداخته شده است.  در نهایت قابلیت های این دستگاه ها جهت بکارگیری در عملیات شکست سنگ آهکی ارائه شده است. نتیجه حاصل شده از این پایان نامه ایجاد شکست های بسیار موثر بر روی نمونه سنگ های آهکی و کاهش مقاومت آن ها می باشد. این شکست در سنگ ها می تواند به عملیات حفاری سرعت بیشتری بدهد.

کلید واژه: حفاری لیزری، لیزر فیبری، لیزر کربن دی اکسید، تنش حرارتی، مخازن دمایی و فشاری

مقدمه

امروزه حفاری های نوین و بررسی روش های ممکن برای جایگزینی حفاری دورانی، بحث مورد علاقه بسیاری از سیاست گذاران صنعت نفت و مهندسین حفاری است. روش های متعددی برای جایگزینی حفاری دورانی پیشنهاد شده که از جمله برخی از آن ها که به صورت عملیاتی مورد بهره برداری قرار گرفته می توان به حفاری با بخار آب، حفاری با فشار آب بالا و حفاری با لیزر اشاره نمود. از بین این روش ها، حفاری با لیزر روش قابل قبول تری نسبتت به بقیه روش ها محسوب شده و از طرفی تحقیقات بسیار گسترده ای با آن انجام گرفته است. آزمایش های متعدد ثابت کرده است که با استفاده از تکنولوژی لیزر در حفاری سنگ ها، می توان علاوه بر افزایش سرعت حفاری، زمان و هزینه های حفاری و آلودگی های زیست محیطی را کاهش داد. تحقیقات در زمینه حفاری لیزر در چا های نفت و گاز، از سال 1960 شروع شد. در آزمایشی که توسط محققان در دانشکده مهندسی نفت دانشگاه کلورادو انجام گرفت، از سیستم امواج پیوسته با طول موج 8/3 میکرومتر و توان لیزری بین 6000 تا 12000 وات استفاده شده است. در طی این آزمایش در مدت زمان 5/4ثانیه تابش لیزر بر روی سطح سنگ، عمق نفوذ حدود 5/2 اینچ گزارش شده است.

مولفه های مهم که بر حفاری با لیزر تاثیر می گذارند عبارتند از  توان لیزر، طول موج، مکانیسم کاری سیستم ( امواج پیوسته یا امواج ضربه ای)، نوع لیزر و نیمرخ اشعه تابشی. با انتخاب سیستم لیزری مناسب، می توان سرعت حفاری را به میزان قابل توجهی افزایش داد. تاکنون مزایای بسیار زیادی در مورد استفاده از لیزر در حفاری چاه های نفت و گاز گزارش شده است. از جمله این مزایا، ایجاد جداره ی سرامیکی بر روی دیواره چاه حفاری شده به علت ذوب و حفر سریع سنگ کربناته آهکی، کاهش روزهای کاری دکل حفاری و مدت زمان توقف حفاری، ایجاد قطر یکسان از سطح تا ته چاه، کاهش احتمال گیر لوله های حفاری، کاهش چشمگیر هزینه های حفاری، امکان استفاده از لوله های سبک و جایگزینی برخی لوله های سنگین با فیبرهای نوری، کاهش آلودگی های زیست محیطی به علت عدم استفاده از گل های پایه روغنی در طی این عملیات و از طرفی افزایش 10 الی 100 برابری سرعت حفاری می باشد.

به طور کلی هدف از انجام این پایان نامه ایجاد شکست بر روی نمونه سنگ های آهکی بر اثر اعمال حرارت بالای لیزر فیبر و کربن دی اکسید می باشد.

فهرست مطالب تحقیق مطالعات آزمایشگاهی شکست سنگ های آهکی توسط لیزر فیبری :

فهرست جدول­ها   ح

فهرست شکل­ها و نمودارها ط

1- مقدمه

1-1- مقدمه. 2

2- مبانی نظری تحقیق

-1-2 مقدمه. 7

2-2- مفاهیم کلی مکانیک سنگی.. 7

2-2-1- مفهوم تنش…. 7

2-2-2-مفهوم كرنش…. 7

2-2-3-مدول الاستيسيته. 8

2-2-4- تنش – كرنش، مهندسي و حقيقي.. 8

2-2-5-مقاومت فشاری.. 8

2-2-6- پارامترهاي موثربر روي دياگرام تنش – كرنش…. 8

2-3-  مقدمه ای بر علم لیزر. 8

2-3-1-  ماهیت نور. 9

2-3-2- گسیل خود به خودی گسیل القایی و جذب… 9

2-3-3-  انواع لیزرهای پرکاربرد حرارتی در صنعت حفاری.. 11

2-4-  انرژی ویژه   14

2-4-1-  عوامل موثر بر انرژی ویژه. 14

3- ارزیابی پیشینه تحقیق..

3-1- مقدمه. 16

3-2- حفاری لیزری.. 16

3-3- مروری بر کارهای پیشین.. 17

4- روش و مراحل تحقیق

4-1- تست مقاومت فشاری تک محوری.. 27

4-2- تست برزیلی.. 27

4-3- تحلیل اپتیکی سیال نفتی.. 28

4-4- مسئله کاهش مقاومت سنگ…. 29

4-5- مسئله تحلیل عمق نفوذ لیزر در نمونه ها 45

4-6- تحلیل شرایط محیطی.. 47

5- جمع بندی..

5-1- نتیجه ­گیری.. 51

5-2- پیشنهادات… 53

مراجع                                    54

پیوست                                    61

فهرست جدول­ها

جدول 4. 1. خواص مواد سنگ آهک…. 30

جدول 4. 2.  نتایج آزمایشات تست برزیلی قبل از لیزرکاری.. 32

جدول 4. 3. انتقال حرارتی موثر برای دست یابی به میزان تنش حرارتی.. 35

جدول 4. 4. کاهش مقاومت نمونه سنگ های آهکی بعد از اعمال لیزر. 36

جدول 4. 5. نرخ نفوذ باقطر باریکه بالا.. 45

جدول 4. 6. نرخ نفوذ با قطر باریکه پایین.. 46

فهرست شکل­ها

شکل ‏2. 1. لیزر هیدروژن فلوراید. 11

شکل ‏2. 2. لیزر کربن دی اکسید. 12

شکل ‏2. 3. لیزر کربن مونو اکسید. 12

شکل ‏2. 4. لیزر الکترون آزاد. 13

شکل 2. 5.  لیزر فیبری.. 13

شکل 3. 1.  نمونه مته حفاری لیزر. 16

شکل 3. 2. سوراخ کاری توسط لیزر در جنس های متفاوت… 18

شکل 3. 3. نقشه دستگاه لیزر برای استفاده در عملیات حفاری.. 20

شکل 3. 4. تاثیرلیز بر سنگ و اثر خمیر شدگی و ذوب شدگی.. 21

شکل 3. 5.  خروج مواد تسعید شده از دهانه سوراخ لیزر. 21

شکل 3. 6.  حفر و شکاف در در نمونه سنگ های سخت… 22

شکل 3. 7. ذوب و تبخیر در نمونه سنگ های مورد مطالعه. 23

شکل4. 1.  تست فشاری تک محوری.. 28

شکل4. 2. تست برزیلین.. 29

شکل 4. 3. یک قطره از نمونه نقت های خام…   29

شکل 4. 4. کانتور توضیع دما در جسم.. 31

شکل 4. 5.  تصاویر نمومنه سنگ های آهکی قبل از تابش لیزر بر سطح…………………… 33

شکل 4. 6. تحلیل میزان ایجاد تنش های حرارتی و انتقال آن ها به مرز ها 34

شکل 4. 7. سنگ آهک آغشته به نفت… 38

شکل 4. 8. سنگ ماسه سنگ با لیزر کربن دی اکسید. 38

شکل 4. 9. سنگ شیلی با لیزر فیبری.. 39

شکل 4. 10. سنگ آهکی با لیزر فیبری پالسی.. 39

شکل 4. 11. سنگ آهکی با لیزر فیبری پر توان پالسی.. 40

شکل 4. 12. سنگ آهکی با لیزر فیبری ممتد کم توان. 41

شکل 4. 13. سنگ آهکی با لیزر فیبری ممتد توان متوسط.. 41

شکل 4. 14. سنگ آهکی با لیزر فیبری ممتد پر توان. 42

شکل 4. 15. سنگ شیلی با لیزر فیبری ممتد پر توان. 42

شکل 4. 16.  سنگ های متفاوت شیلی با لیزر فیبری ممتد پر توان. 43

شکل 4. 17. سنگ آهکی با لیزر فیبری ممتد پر توان. 43

شکل 4. 18. نمونه سنگ آهکی بعد از برخورد لیزر. 44

شکل 4. 19. تمرکز تنش در راستای محور Y… 48

شکل 4. 20. تمرکز تنش در راستای محور XY… 48

شکل 4. 21. جابجایی در راستای محور X… 49

شکل 4. 22. جابجایی در راستای محور Y… 49

شکل 4. 23. جابجایی در راستای محور X… 49

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، میتوانید از کلیه کارتهای عضو شتاب  استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فابل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.