تعيين حداقل فشار لازم براي آغاز رشد ترك در عمليات شكست هيدروليكی

چكيده
عمليات شكست هيدروليكي، يكي از رو ش هاي افزايش بازده چا ه هاي نفت و گاز محسوب م ي شود. اين عمليات، فرآيندي استكه در آن سيال با نرخ تزريقي نسبتاً بالا درون چاه پمپ م ي شود. عمليات پمپ كردن تا جايي ادامه م ي يابد كه فشار به حدي برسدكه باعث ايجاد و سپس گ سترش شكافي در ديواره چاه شو د . در اين مقاله، هدف تعيين حداقل فشار لازم براي آغاز رشد شكاف، ازمحل شكاف اوليه ايجادشده در ديواره چاه، اس ت . اين بررسي از اين نظر اهميت دارد كه اگر حداقل فشار لازم براي آغاز رشدشكاف مشخص باشد، م ي توان در انتخاب پمپ مورد نياز، با دقت بيشتري عمل كرد و از هزينه هاي غير لازم خودداري نمو د . اما ازآنجاييكه روش شكست هيدروليكي اساساً يك فرآيند بروز و گسترش ترك است، استفاده از مباني مكانيك شكست م ي تواندابزاري مناسب براي بررسي مناسب و مطالعه دقي ق تر رفتار شكست تود ه هاي سنگي باشد . در اين بررسي نمودارهاي حداقل فشارلازم براي آغاز رشد شكاف، در حالتهاي مختلف يك چاه در حين عمليات شكست هيدروليكي ارائه شده است. بدين منظور تعدادزيادي مدل المان محدود چاه تر ك دار، در معرض بارگذاريهاي مختلف، مورد تحليل قرار گرفته است. همچنين تأثير پارامترهايمختلف نظير تنش هاي ساختاري، عمق نسبي ترك اوليه ايجادشده در ديواره چاه و نيز زاويه چاه، بر حداقل فشار لازم براي آغاز وگسترش شكاف، مورد بررسي قرار گرفته اس ت . نتايج به دستآمده نشان مي دهد كه مهمترين پارامتر اثرگذار بر حداقل فشار لازم،تنش افقي مينيمم در اعماق زمين است . افزايش تنش برجاي افقي مينيمم، فشار شكست بيشتري را موجب ميشود. ضمناً با ايجادچاه مايل ميتوان با فشار پمپ كمتري، شكاف را گسترش داد.

كلمات كليدي :

مكانيك شكست . شكست هيدروليكي . ضريب شدت تنش . تنش هاي ساختاري . فشار مينيمم پمپاژ . مدلسازي اجزاي محدود

نشریه علمی پژوهشی مهندسی معدن (1392)

برای دانلود به ادامه مطلب بروید

كاربرد تحليل تنش و مكانيك شكست در آتشكاري كنترل شده به منظور استخراج سنگ هاي ساختماني سخت

چكيده
كاربرد حفاري و انفجار در شكست سنگ با نگرش مهندسي، حدود 300 سال سابقه دارد. ابتدا اين عملياتبا كمك باروت انجام مي شد. با اختراع نيترو گليسيرين و پيرو آن ديناميت عمليات حفاري و انفجار به صورتيك حرفه كاملا تخصصي ظهور كرد. امروزه اين تخصص تا جايي رشد كرده كه با بهره گيري از آن مجسمههاي بسيار عظيم در ديواره كوه تراشيده مي شود.يكي از كاربردهاي عمليات حفاري و انفجار در استخراج سنگ هاي ساختماني به صورت بلوك هاي بزرگ،سالم و منظم است. در اين مقاله مروري بر روش هاي آتشكاري كنترل شده رايج در استخراج سنگ ساختمانيخواهد شد. در ادامه مدل هاي تجربي معمول، مورد بررسي قرار گرفتهو سپس سه مدل رياضي بر اساستحليل تنش و مكانيك شكست ارائه مي شوند. چهار روش يعني مدل تجربي، مدل انتقال انرژي (تحليل تنش)،مدل ترموشيمي (تحليل تنش) و مدل مكانيك شكست براي يك معدن گرانيت با شرايط مشخص موردبررسيو محاسبه قرار گرفتند. با اصلاح يك ضريب در روش انتقال انرژي، مي توان مشاهده كرد كه نتايج به دستآمده تشابه بسيار نزديكي با يكديگر دارند. بنابراين با توجه به دسترسي و دارا بودن پارامترهاي هر يك از مدلها، مي توان نسبت به استفاده از هر مدل اقدام نمود.در پيوست مقاله سه جدول با پارامترهاي متنوع مكانيك سنگي و مكانيك شكست، براي طيف وسيعي ازسنگ ها ارائه شده است كه براي طراحي اوليه در هر معدن بسيار مناسب هستند.

واژگان كليدي:

آتشكاري كنترل شده . مكانيك شكست . تحليل تنش . سنگ ساختماني . مواد منفجره

اولین کنفرانس سنگ های ساختمانی (1386)

برای دانلود به ادامه مطلب بروید

اولین کنفرانس سنگ های ساختمانی (1386)

برای دانلود به ادامه مطلب بروید

بررسي و مقايسه روش هاي تعيين چقرمگي ترك در سنگ

چقرمگي ترك (فاكتور شدت تنش بحراني) ICK ، یکي از مشخصات ذاتي مواد است و عبارت است از ميزان انرژي مورد نياز براي توسعه ترك در یک ماده. این پارامتر به عنوان یکي از پارامترهاي موثر در علم مکانيک شکست ميباشد و با توجه به توسعه كاربرد این علم در عرصه مکانيک سنگ، محاسبه چقرمگي ترك در سنگ مورد توجه محققين بسياري قرار گرفته است. در این تحقيق، روشهاي مختلف تعيين چقرمگي ترك در سنگ، كه به طور كلي به سه دسته جامع، آزمونهاي كشش مستقيم، خمشي و دیسک تحت فشار دستهبندي ميشوند، پرداخته شده است. هركدام از روشها به طور مختصر شرح داده شدهاند و در نهایت با توجه به مزایا و معایب آنها از جنبههاي هزینه، تجهيزات مورد نياز و آمادهسازي با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفته اند.

کلمات کليدی:

مكانيك شكست، چقرمگی ترك، آزمون کشش مستقيم، آزمون خمشی، آزمون دیسك تحت فشار

نویسندگان :

پوریا خاوری (کارشناس مهندسی استخراج معدن، دانشگاه تهران)

دومين كنفرانس ملي مهندسي ژئوتکنيک ایران (1393)

مدل كردن روند خرابي در ازمايش برزيلي بر پايه تئوري مكانيك شكست

هدف از اين مقاله ارزيابي آزمايش برزيلي و خرابي در آن از ديدگاه تئوري َمكانيك شكست مي باشد . در ابتدا با انجام تعدادي آزمايش برزيلي با پارامترهاي مختلف ( تغيير در هندسه نمونهها و سرعت بارگذاري ) ، نتايج مورد نياز از آزمايشگاه بدست آمد . براي تعيين مقاومت كششي واقعي سنگ مورد نظر از آزمايش كشش خالص بر روي نمونههاي سنگي استفاده شد . توسط برنامه OOFEM (Object Oriented Finite Element) كه قابليت تحليل با استفاده از مدلهاي مكانيك شكست را دارد و همچنين استفاده از مدل ترك نامعين چرخشي ) ) smeared rotating crack ، آزمايش برزيلي بصورت تئوري مدل گرديد و با انجام آناليز برگشتي، بعضي از پارامترهاي مورد نياز براي برنامه بدست آمد . مقايسه نتايج آزمايشگاهي با نتايج حاصل از برنامه، كارايي و انطباق خوب مدل ترك نامعين چرخشي در تحليل خرابي در مواد ترد و نيمه ترد را نشان ميدهد .

كلمات كليدي:

آزمايش برزيلي، آزمايش كشش مستقيم، مكانيك شكست، مدل ترك نامعين چرخشي، آناليز برگشتي، برنامه OOFEM

اندازه گيري چقرمگي شكست سنگ وبررسي خصوصيات شكست آن تحت شرايط بارگذاري مركب با استفاده از روشهاي عددي و آزمايشگاهي

مكانيك شكست سنگ به طور گسترده اي در فرايند آتشباري سنگها، شكست هيدروليكي، تحليل شيبهاي سنگي، ژئوفيزيك، مكانيك زلزله، استخراج انرژي ژئوترمال زمين، حفاري هاي زيرزميني، حفاري چاههاي نفت و در بسياري از مسائل كاربرد فراواني دارد . هنگامي كه يك سنگ ترك يا شكست ذاتي دارد، رفتار مكانيكي پيرامون انتهاي ترك، فاكتور مهمي است كه بايد در طراحي و پايداري فرايندهاي ذكر شده موردتوجه قرار گيرد . اين مطالعه، كاربرد مكانيك شكست را براي مشخص كردن خصوصيات شكست مد مركب ) ) mixed-mode مصالح ترد وشكننده با استفاده از روشهاي عددي و آزمايشگاهي مورد بررسي قرار مي دهد . با استفاده از نتايج المان محدود، ضرايب تصحيح به نمونه هاي مختلف سنگها اعمال شده است تا فاكتورهاي شدت تنش آزمايش اصلاح شده Arcan با تركهايي كه تحت بارگذاري مد مركب ) ) mixed-mode واقع شده اند ارزيابي گردد . فاكتورهاي شدت تنش و نرخ هاي انرژي آزاد شده همراه آن براي نمونه هاي مختلف انتخاب شده بدست آورده شده اند .

كلمات كليدي:

مكانيك شكست، المان محدود، آزمايش اصلاح شده Arcan، بارگذاري مركب

سومين كنفرانس مكانيك سنگ ايران

نويسند‌گان: