Document

Coupling and damping effects on the dynamics of submerged expanded tubes in borehole wells.

Author
Contributors
Seibi, A. C., Author
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2013
Language
English
English abstract
Hydraulic expansion of submerged tubes is accomplished by propelling a mandrel through it using differential pressure. This process deforms the tube beyond its elastic limit. Toward the end of the expansion process, the mandrel pops out of the tube resulting in displacement, stress, and pressure waves propagating through the system. A mathematical model has been developed to describe the dynamics of the tube-fluid system due to the pop-out phenomenon. The model takes into consideration the coupling effect between fluids and the structure, as well as the inherent system damping of its response. An analytical solution describing the wave propagation in the tube-fluid system was obtained. The model identified the potential failure locations and showed that the inherent system damping reduced the chances of failure but could not eliminate it completely. In addition, it showed that the coupling effect was more prominent in the tube as compared to the outer and inner fluids. Furthermore, a sensitivity analysis was conducted in order to investigate the effect of the geometrical and material properties on the response. The sensitivity analysis showed that the coupling effect vanished with the increase in tube stiffness and reached an asymptotic value with an increase in formation stiffness.
Member of
ISSN
1726-6742
Citation
Karrech, A., & Seibi, A. C. (2013). Coupling and damping effects on the dynamics of submerged expanded tubes in borehole wells. The Journal of Engineering Research, 10 (1), 11-24.
Arabic abstract
يتم إنجاز عملية التمديد الهيدروليكي للأنابيب المغمورة عن طريق دفع جسم مغزلي الشكل من خلال تلك الأنابيب، وذلك باستخدام الفرق في الضغط. حيث يعمل الجسم المغزلي من خلال حركته داخل الأنبوب إلى إحداث تشوهات تفوق الحد الأقصى لمرونة مادة الأنبوب مما يكسبه حجما جديدا. ولكن في نهاية عملية التمديد تحدث عملية اندفاع للجسم المغزلي أثناء خروجه من الأنبوب مما يسبب إحداث موجات نزوح وتوتر وضغط تنتشر في النظام. ومن أجل دراسة هذه الظاهرة فقد تم تطوير نموذج رياضي لوصف دیناميكيات النظام المكون من الأنبوب والسوائل المحيطة به، ويأخذ هذا النموذج بعين الاعتبار تأثير الاقتران بين السوائل وبنية الأنبوب فضلا عن تأثير عامل التخميد للنظام على تأثير هذه العوامل. وباستخدام هذا النموذج تم الحصول على نتائج تحليلية تصف الموجات المنتشرة في النظام والتي بدورها ساهمت في تحديد مواقع الفشل المحتملة، كما تبين من خلال هذه النتائج بأن عامل التخميد التابع للنظام يقلل من فرص الفشل، ولكنه غير قادر على القضاء عليها تماما. كما تبين أيضا بأن تأثير الاقتران كان أكثر بروزا على الأنبوب نفسه بالمقارنة مع السوائل الخارجية والداخلية المحيطة به. وإضافة على ذلك، فقد تم إجراء تحليل الحساسية من أجل دراسة تأثير الخصائص الهندسية وكذلك مواد الأنبوب على الاستجابة حيث تبين بأن تأثير الاقتران يختفي مع الزيادة في صلابة الأنبوب ويصل إلى قيمة مقاربة مع الزيادة في صلابة البنية المحيطة.
Category
Journal articles