فصل اول
مقدمه
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.

مطلب مرتبط :   مقاله خروجی و تفاوت

فصل دوم
مبانی نظری تحقیق
2- مبانی نظری تحقیق
مقدمه
در این پایان نامه هدف آن است که به صورت آزمایشگاهی و مدل سازی بررسی اثرات لیزر بر روی سنگ ها را انجام داده و در نهایت لیزرها را به عنوان یک روش کارآمد در عملیات حفاری امکان سنجی نماییم. از این روی تئوری کلی انجام این پایان نامه در سه قسمت نمایان می باشد. قسمت سنگ شناسی و مکانیک سنگ، قسمت لیزر و اپتیک، قسمت مدل سازی. در ابتدا برای مشخص کردن نمونه سنگ های فراوان در سازندهای نفتی ایران، این سازند ها را دسته بندی و از لحاظ زمین شناسی در منابع عملی و مراجع سازمان زمین شناسی ایران مطالعه می شوند.
2- 2- مفاهیم کلی مکانیک سنگی
از این روی در این فصل به توصیف تئوری اصلی مکانیک سنگ این پروژه پرداخته و خواص فیزیکی مکانیکی سنگ ها را ابتدا به صورت کلی و سپس به صورت مشخص برای نمونه های مورد آزمایش بررسی می نماییم. برای توصیف مکانیک سنگ مراجع بسیاری در این راستا موجود می باشد که در این پایان نامه با ذکر منابع تنها به مولفه هایی اشاره می شود که در طی مدل سازی و آزمایش ها استفاده می گردند. این مولفه ها عبارتند از
2-2-1- مفهوم تنش
طبق تعریف تنش مقاومت داخلی واحد سطح جسم با نیروی خارجی است[89, 90, 91]. دو نوع نیروی خارجی ممکن است بر جسم اثر کند
1 – نیروهای میانی یا پراکنده شده در داخل جسم .
2- نیروهای تماسی یا پراکنده شده در سطح جسم .
2-2-2- مفهوم کرنش
اعمال نیرو بر یک جسم موجب تغییر شکل آن می شود . تغییر شکل بوجود آمده در واحد طول را کرنش گویند . اعمال نیروی خارجی بر یک میله تحت کشش باعث افزایش طول و کاهش قطر آن می شود . اگر پیش از شروع آزمایشات طول اولیه روی میله مشخص شود وپس از اعمال نیروی خارجی نیز این طول اندازه گیری شود مشاهده می شود که طول افزایش یافته است که به آن کرنش گویند