بررسی عددی رفتار خاک متورم‌شونده‌ و تاثیر آن بر نیروهای داخلی غلاف چاه‌های گاز بر پایه‌ی مکانیک خاک غیراشباع، مطالعه موردی: خانگیران سرخس

اکثر طرح‌ها و پروژه‌های عمرانی بر روی خاک‌هایی بنا می‌شود که بالاتر از سطح آب زیرزمینی است و این امر موجب می‌شود که، خاک در فاز غیراشباع قرار گرفته و در آن مکش بافتی ایجاد شود. افزایش و یا کاهش درجه اشباع خاک، بر روی خواص مکانیکی و هیدرولیکی آن تاثیر بسیار زیادی می‌گذارد. خاک‌های متورم‌ شونده خاک‌هایی هستند که با جذب رطوبت و کاهش مکش بافتی، افزایش حجم از خود نشان می‌دهند. بنابراین، این موضوع خسارت‌های جبران ناپذیری را در صنعت ساخت و ساز، راهسازی و صنایعی از قبیل نفت و گاز به وجود میآورد. در این تحقیق خاک متورم‌شونده‌ی اطراف یکی از چاه‌های گاز خانگیران سرخس مورد بحث و تحلیل عددی قرار گرفته است. نتایج مدل‌سازی عددی نشان داد در نقطه‌ی بحرانی لوله‌ی فولادی بدنه‌ی چاه، نیروی کششی ناشی از تورم خاک به اطراف آن ‌ وارد می‌شود که ضخامت طراحی و مجاز لوله‌ی چاه برای تحمل این نیرو با استفاده از دو روش ضرایب بار، مقاومت و مقاومت مجاز به دست می‌آید. نتایج نشان داد ضخامت‌های به دست‌ آمده اعداد کوچکی هستند، در نتیجه خطری جدی ناشی از تورم خاک و ایجاد نیروی کششی بر بدنه-ی چاه مطرح نیست و اگر فولاد بدنه‌ی چاه در طول زمان دچار خوردگی‌های بسیار گسترده نشود، در اثر کشش ناشی از تورم خاک گسیخته نخواهد شد.

numerical investigation of swelling soil behavior and its effect on gas well casing internal forces based on unsaturated soil mechanics, case study: khangiran, sarakhs

the majority of building and infrastructure projects are typically situated on soils that have a greater elevation than the underlying water table. as a consequence, these soils exist in an unsaturated state, resulting in the development of matric suction inside them. the manipulation of soil saturation levels significantly influences its mechanical and hydraulic characteristics. swelling soils refer to a type of soil that undergoes volumetric expansion as a result of moisture absorption and a subsequent decrease in matric suction. hence, this matter gives rise to irreversible harm in the realm of infrastructure, transportation networks, and facilities such as oil and gas. this study focuses on the numerical analysis and discussion of the swelling soil surrounding a gas well located within the khangiran gas refinery. the findings from the numerical simulation demonstrated that, at the critical juncture of the steel pipe within the well structure, the tensile force induced by soil expansion infiltrates the surrounding area. to withstand this force, the design and permissible thickness of the well pipe can be evaluated using two approaches: load coefficients-resistance and allowable resistance. the action is permissible. the findings indicate that the thicknesses obtained are relatively small, thereby suggesting that there is no significant risk associated with soil swelling and the resultant tensile force exerted on the well casing. however, it is important to note that the durability of the well body’s steel material over time is crucial in preventing breakage due to soil swelling-induced tension.