Indice
1 Analisi dinamica del provino... 3
1.1 Introduzione alle batterie di perforazione ... 3
1.1.1 Perforazione petrolifera... 3
1.1.2 Componenti della drillstring ... 6
1.1.3 Drillpipe in alluminio (ADP) ... 8
1.2 Definizione modello provino ... 12
1.3 Analisi analitica... 16
1.4 Analisi fem... 25
1.5 Calcolo costanti per stima tensione... 36
2 Componenti principali macchina di prova ... 39
2.1 Complessivo della macchina di prova... 39
2.2 Eccitatore ... 41
2.2.1 Controllo in ampiezza ... 42
2.2.2 Controllo in frequenza ... 42
2.3 Masse eccentriche ... 43
2.4 Appoggi... 45
2.5 Interruttore fotoelettrico... 45
2.6 Inverter ... 47
2.7 Strumentazione di prova ... 47
2.7.1 Cassetto estensimetrico ... 48
2.7.2 Filtro analogico ... 49
2.7.3 Estensimetri... 49
2.8 Taratura ... 51
2.9 Ambiente di prova... 55
3 Sviluppo software di controllo ... 57
3.1 Schema di controllo in ampiezza della forzante ... 57
3.2 Schema di controllo in frequenza... 60
3.3 Logica funzionamento software... 61
3.4 Parametri di controllo... 69
IV Indice
3.4.1 Coefficiente di amplificazione dinamica...70
3.4.2 Potenza assorbita ...71
3.4.3 Frequenza di riferimento ...72
3.4.4 Rapporto 2°/1° armonica ...73
3.5 Manuale d’uso software ...79
3.5.1 Pannello “Dati test” ...80
3.5.2 Pannello “Set-Up” ...82
3.5.3 Pannello “Avvio test” ...83
4 Risultati sperimentali ...93
4.1 Analisi della prova di fatica su elementi in alluminio...93
4.2 Tipi di rottura...98
4.2.1 Rottura alla base del primo filetto in presa - tipo 1 ...99
4.2.2 Rottura nella zona critica - tipo 2 ...100
4.2.3 Rottura fine lavorazione – tipo 3 ...101
4.3 Analisi dei risultati ...102
5 Conclusioni ...107
6 Ringraziamenti...109
7 Bibliografia ...1
8 Appendici...3
Indice V
Indice delle figure
Figura 1-1 Piattaforma per perforazione petrolifera ... 5
Figura 1-2 Configurazioni di perforazione ... 6
Figura 1-3 Drill bit a 3 coni ... 8
Figura 1-4 Confronto materiali drillpipe... 10
Figura 1-5 Modello semplificato provino ... 14
Figura 1-6 Drill Pipe in alluminio... 15
Figura 1-7 Proiezioni della deformata del sistema... 16
Figura 1-8 Deformata UY provino corrispondente alla tensione massima... 21
Figura 1-9 Momento flettente ... 22
Figura 1-10 Tensione nominale ... 23
Figura 1-11 Lunghezze drill-pipe provino ... 24
Figura 1-12 Vibrazione libera provino... 26
Figura 1-13 Deformata alla tensione massima... 27
Figura 1-14 Tensione funzione frequenza... 28
Figura 1-15 Tensione funzione frequenza zona lavoro... 29
Figura 1-16 Campo di utilizzo masse ... 30
Figura 1-17 Confronto deformazione a 40MPa tra masse 1-2... 32
Figura 1-18 Andamento fase (in valore assoluto) in un sistema non smorzato ... 33
Figura 1-19 Andamento fase (in valore assoluto) con smorzamento 2% ... 33
Figura 1-20 Schema forzante ... 34
Figura 1-21 Forza generata massa eccentrica ... 35
Figura 1-22 Calcolo coefficienti stima tensione nominale ... 37
Figura 2-1 Schema costruttivo della macchina di prova... 40
Figura 2-2 Macchina di prova... 41
Figura 2-3 Controllo ampiezza forzante ... 42
Figura 2-4 Composizione forze... 42
Figura 2-5 Eccitatore massa singola ... 43
Figura 2-6 Massa 1... 44
Figura 2-7 Massa 2... 44
VI Indice
Figura 2-8 Massa 3 ...44
Figura 2-9 Supporto interruttore fotoelettrico ...46
Figura 2-10 Ponte di Wheatstone ...48
Figura 2-11 Disposizione estensimetri provino...49
Figura 2-12 Applicazione estensimetro...51
Figura 2-13 Schema di carico taratura...52
Figura 2-14 Operazione di taratura...54
Figura 2-15 Operazione di taratura...55
Figura 3-1 Schema controllo in ampiezza ...58
Figura 3-2 Schema fasatore ...59
Figura 3-3 Schema controllo in frequenza ...61
Figura 3-4 Gerarchia virtual instrument ...63
Figura 3-5 Logica di funzionamento software ...65
Figura 3-6 Andamento tensione di prova ...69
Figura 3-7 Parametri controllo ...70
Figura 3-8 Potenza assorbita (%) ...72
Figura 3-9 Andamento frequenza rilevata ed imposta ad inverter ...73
Figura 3-10 Segnale analogico – digitale ...74
Figura 3-11 Ampiezza e fase DFT ...77
Figura 3-12 Grafico rapporto 2°-1° armonica ...78
Figura 3-13 Pannello principale software...79
Figura 3-14 Pannello dati test...80
Figura 3-15 Finestra selezione data...81
Figura 3-16 Finestra di conferma ...82
Figura 3-17 Pannello Set-Up ...83
Figura 3-18 Pannello Avvio test...84
Figura 3-19 Blocco parametri inverter ...85
Figura 3-20 Blocco controllo parametri ...86
Figura 3-21 Blocco intervento controllo ...86
Figura 3-22 Blocco impostazione parametri di prova ...87
