مدلسازی و تحلیل رفتار دینامیکی رایزرهای دریایی

با وابستگی روزافزون صنایع و دنیای مدرن به نفت و محصولات پتروشیمی، حوزه عملیات و استخراج این ماده ارزشمند به پهنه دریاها و اقیانوس ها کشیده شده است. امروزه حفاری و استخراج نفت تا ورای اعماق 1000 متر با رشد چشمگیری رو به افزایش است. عملیات در اعماق به معنی رویارویی با نیروهای بزرگتر، ممان های بیشتر و در نتیجه لزوم استفاده از مواد و سازه های سنگین و در نهایت بالا رفتن هزینه ها است. در این میان یکی از اجزای بسیار مهم در فرآیند حفاری چاه ها و استخراج هیدروکربن رایزرهای دریایی است که وظیفه هدایت مته های حفاری و انتقال مواد استخراج شده به سکو را بر عهده دارد. این رایزرها در راستای حرکت جریان در معرض نیروهای ناشی از برخورد جریان و امواج با خود قرار دارند. یان کیو و همکارانش [ 1و 2] رایزر را به صورت یک مدل با تکیه گاه های ساده فرض نمودند و ارتعاش ایجاد شده توسط جریان گردابه ای را بدون ساده سازی ترم غیر خطی معادله مورسیون مطالعه نمودند همچنین کنگ و همکارانش [ 3] رفتار دینامیکی رایزر را در حضور نیروی لیفت ناشی از جریان گردابهای در سال 2006 بررسی نمودند.در این مقاله ابتدا مدل مناسبی از رایزر که مبین شرایط واقعی تکیه گاهی و مشخصات هندسی و مکانیکی آن باشد ارائه خواهد شد. سپس توزیع نیروها در طول آن بدست آمده و با استفاده از این نیروها، معادلات حاکم بر نوسان رایزر بدست خواهد آمد. در پایان تأثیر پارامترهای محیطی و مکانیکی بر رفتار ارتعاشی رایزر بررسی و مطالعه خواهد شد.