Document
Tube expansion under various down-hole end conditions.
Contributors
Al-Abri, O. S., Author
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2013
Language
English
English abstract
Fossil hydrocarbons are indispensables commodities that motorize the global economy, and oil and gas are two of those conventional fuels that have been extracted and processed for over a century. During last decade, operators face challenges discovering and developing reservoirs commonly found up to several kilometers underground, for which advanced technologies are developed through different research programs. In order to optimize the current processes to drill and construct oil/gas wells, a large number of mechanical technologies discovered centuries ago by diverse sectors are implemented by well engineers. In petroleum industry, the ancient tube forming manufacturing process founds an application once well engineers intend to produce from reservoirs that cannot be reached unless previous and shallower troublesome formations are isolated. Solid expandable tubular is, for instance, one of those technologies developed to mitigate drilling problems and optimize the well delivery process. It consists of in-situ expansion of a steel-based tube that is attained by pushing/pulling a solid mandrel, which permanently enlarge its diameters. This non-linear expansion process is strongly affected by the material properties of the tubular, its geometry, and the pipe/mandrel contact surface. The anticipated force required to deform long sections of the pipe in an uncontrollable expansion environment, might jeopardize mechanical properties of the pipe and the well structural integrity. Scientific-based solutions, that depend on sound theoretical formulation and are validated through experiments, will help to understand possible tubular failure mechanisms during its operational life. This work is aimed to study the effect of different loading/boundary conditions on mechanical/physical properties of the pipe after expansion. First, full-scale experiments were conducted to evaluate the geometrical and behavioral changes. Second, simulation of deformation process was done using finite element method and validated against experimental results to assess the effects on the post-expansion tubular properties. Finally, the authors bring a comparison study where in a semi-analytical model is used to predict the force required for expansion.
Member of
ISSN
1726-6742
Resource URL
Citation
Sanchez, F. J., & Al-Abri, O. S. (2013). Tube expansion under various down-hole end conditions. The Journal of Engineering Research, 10 (1), 25-40.
Arabic abstract
يعد النفط والغاز أحد أبرز المشتقات الهيدروكربونية التي تحرك الاقتصاد العالمي والتي يتم استخراجها ومعالجتها لأكثر من قرن. ولكن خلال العقد الماضي، واجه العاملون في هذا المجال تحديات تتمثل في اكتشاف وتطوير مكامن جديدة والتي غالبا ما توجد على عمق عدة كيلومترات والذي من أجله تم تطوير العديد من التقنيات من خلال برامج بحثية مختلفة بهدف تحسين عمليات الحفر مما دفع الباحثين في هذا المجال إلى إعادة النظر في العديد من التقنيات التي اكتشفت منذ قرون طويلة في قطاعات مختلفة بهدف تطبيقها في هندسة الآبار. فتكنولوجيا تمديد الأنابيب هي إحدى هذه التقنيات وتهدف إلى تحسين عملية الحفر. فهي تتكون من عملية تمديد لقطر الأنبوب يتم تحقيقها بدفع أو سحب جسم صلب مخروطي الشكل. ولكن يكمن التحدي هنا في تأثر هذه العملية بخواص مادة الأنبوب، وشكله الهندسي، وظروف الاحتكاك. ونظرا لأن هذه الأنابيب يتم استخدامها في آبار عميقة فإن القوة اللازمة لإحداث هذا التمديد ولأقسام طويلة وفي ظروف صعبة من شأنه تعريض خواص وسلامة الأنبوب للخطر. من هنا فإن تطوير حلول علمية يتم التحقق من صحتها تجريبيا من شأنه أن يساهم في خلق فهم أفضل للآليات التي قد تسبب في فشل هذه الأنابيب خلال الفترة التشغيلية. وعليه فإن هذا العمل يهدف إلى دراسة ظروف التمديد المختلفة ووضعية طرفي الأنبوب وتأثيرها على خواصه الميكانيكية بعد التمديد، وينقسم العمل ليشمل تقديم وصف للعمل التجريبي في الجزء الأول، في حين يتطرق الجزء الثاني لعرض نتائج عملية النمذجة بطريقة العنصر المحدود والتي تم تطويرها والتحقق من صحتها باستخدام النتائج التجريبية، وأخيرا تعرض الورقة مقارنة مع نموذج شبه تحليلي للتنبؤ بالقوة اللازمة لإتمام عملية التمديد.
Category
Journal articles