پژوهش نفت

پژوهش نفت

بررسی پدیده خستگی لوله های مغزی سیار در چاه های نفتی میادین جنوب غرب ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه صنعت نفت، دانشکده نفت اهواز
2 استادیار دانشگاه صنعت نفت، دانشکده نفت اهواز
3 کارشناس ارشد مهندسی نفت، مخازن، دانشگاه صنعت نفت، دانشکده نفت اهواز
4 مدیر خدمات فنی شرکت ملی حفاری ایران
10.22078/pr.2026.5662.3511
چکیده
واحدهای لوله مغزی سیار با سرعت عملیاتی بالاتری نسبت به دکل‌های حفاری متداول کار می‌کنند، در حالی که هزینه‌های عملیاتی کمتری دارند و از تجهیزات کوچک‌تری استفاده می‌کنند. علاوه بر این، زمان لازم برای برپایی دکل کمتر بوده و بازدهی کلی بالاتری ارائه می‌دهند. در نتیجه، فناوری لوله مغزی سیار کاربرد گسترده‌ای در صنعت نفت و گاز یافته است. با این حال، لوله‌های مغزی سیار در معرض خرابی ناشی از خستگی قرار دارند که این امر به دلیل تنش‌های خمشی چرخه‌ای است که در قرقره و قوس راهنما، به‌ویژه در شرایط کاری با فشار بالا، تجربه می‌شود. عمر خستگی لوله مغزی سیار را می‌توان از طریق سه روش اصلی ارزیابی کرد: روش فوت رانش، روش آزمایشگاهی و روش نظری. با این وجود، به دلیل محدودیت‌های موجود در دو روش نخست، روش نظری که مبتنی بر به‌کارگیری و توسعه مدل‌های پیش‌بینی عمر خستگی است، اهمیت فراوانی دارد. پژوهش حاضر با هدف برآورد عمر خستگی لوله مغزی سیار با استفاده از روش‌های مدل‌سازی مبتنی بر هوش مصنوعی، انجام شده است. بدین منظور، ۲۴۹ مجموعه داده از مطالعات و مقالات منتشرشده، گردآوری شد. سه الگوریتم یادگیری ماشین متمایز —رگرسیون بردار پشتیبان، جنگل تصادفی و —CatBoost برای توسعه مدل‌های پیش‌بینی عمر خستگی لوله مغزی سیار برحسب تعداد گردش‌ها (N) مورد استفاده قرار گرفتند. هدف اصلی، شناسایی مؤثرترین الگوریتم در پیش‌بینی دقیق عمر خستگی بود. نتایج حاصل از ارزیابی سه مدل یادگیری ماشین نشان داد که عملکرد آن‌ها در مجموعه داده‌های آزمون بسیار نزدیک به یکدیگر است. این امر بیانگر همگرایی مدل‌ها در یادگیری الگوی داده‌ها و سازگاری مناسب متغیرهای ورودی با خروجی هدف است. در میان آن‌ها، مدل رگرسیون بردار پشتیبان با داشتن بالاترین مقدار R² و کمترین مقادیر میانگین درصد خطای مطلق و ریشه میانگین مربعات خطا، بهترین عملکرد را نشان داد. دو مدل دیگر نیز دقت قابل قبولی از خود نشان دادند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating The Coiled Tubing Fatigue Phenomenon in Wells of Iranian Southwestern Oilfields

نویسندگان English

Ahmadreza Omrani 1
Khalil Shahbazi 2
Saleh Zargarian 3
Alireza Shahbazi 4
1 Petroleum University of Technology Ahwaz Faculty of Petroleum Department of Petroleum Engineering
2 Associate Professor of Petroleum University of Technology (PUT)-Ahvaz
3 M.Sc. of Reservoir Engineering, Petroleum University of Technology (PUT)-Ahvaz
4 Manager of Technical Service of National Iranian Drilling Company (NIDC)
چکیده English

Coiled tubing (CT) units operate at higher speeds compared to conventional drilling rigs, while offering lower operational costs and more compact equipment. Additionally, they require less time for rig-up and provide greater overall efficiency. Consequently, CT technology has found extensive application in the oil and gas industry. Nevertheless, CT is susceptible to fatigue failure due to cyclic bending stresses experienced on the reel and guide arch, particularly under high-pressure operating conditions. The fatigue life of CT can be evaluated through three main approaches: the running foot method, the laboratory (trip) method, and the theoretical method. However, due to the inherent limitations of the running foot and laboratory methods, the development and application of predictive fatigue life models have become increasingly important. The present study aims to estimate the fatigue life of CT using artificial intelligence (AI)–based modeling techniques. For this purpose, 249 datasets were compiled from previously published studies and research articles. Three distinct machine learning algorithms—Support Vector Regression (SVR), Random Forest, and CatBoost—were employed to develop predictive models for CT fatigue life as a function of the number of trips. The primary objective was to identify the most effective algorithm for accurate fatigue life prediction. The results obtained from evaluating the three machine learning models indicated that their performance on the test dataset was very close to each other. This finding demonstrates the convergence of the models in learning the data patterns and the proper consistency between the input variables and the target output. Among these, the SVR model achieved the highest R² and the lowest AAPE and RMSE values, demonstrating superior performance. The other two models also exhibited satisfactory accuracy.

کلیدواژه‌ها English

Coiled tubing
fatigue life prediction
modeling
machine learning
southwestern fields