صنعت نفت و گاز یکی از صنایع حیاتی و مهم در جهان به حساب می آید. هزینه های تحمیلی به این صنعت در فرآیندهای اکتشاف و استخراج بسیار زیاد و قابل توجه است. با بکار بردن شبیه سازی عددی در این صنعت می توان هزینه ها را بسیار کاهش داد. استفاده از حل خطی و غیر خطی و روشهای صریح و ضمنی، آنالیزهای مولتی فیزیک شامل دمایی، دما-تنش و غیره و همچنین تحلیل بارگذاری های مختلف مانند موج، شناوری، جریان و نیروی باد در فرآیندهای شبیه سازی در صنعت نفت و گاز بسیار پراهمیت است.

در صنعت نفت و گاز مواد مختلفی از جمله لاستیک، پلاستیک، فلزات، معدنی، کامپوزیت و غیره کاربرد های فراوانی دارند که شبیه سازی و تحلیل این مواد نیاز به تبحر و تجربه زیادی دارد.

برخی از تحلیل هایی که در این صنعت میتوان برای بهبود عملکردها و کاهش هزینه ها انجام داد در ادامه بیان می گردند.

1 تحلیل بستر زمین

با تحلیل بستر زمین میتوان برآورد تولیدات هیدروکربن را بهبود بخشید و از شکست های احتمالی ناشی خوردگی چاه جلوگیری کرد. در این زمینه میتوان کوپل خوردگی-جابه جایی، خواص عناصر موجود در خاک، پیش بینی آسیب و شکست و موارد دیگر را بررسی کرد.

2 بررسی شکست هیدرولیکی

با بررسی شکست هیدرولیک میتوان ارزیابی دقیقی از میزان شکست هیدرولیکی داشت و از تکنولوژی های مناسبی جهت مقابله با آن استفاده نمود. مدل سازی سطح شکست، جریان های مماسی و عمودی، کوپل خوردگی-جابه جایی از جمله تحلیل هایی است که می توان در این زمینه استفاده نمود.

3 تحلیل پوشش های بکار رفته

پوشش مناسب تانکها که تحت تاثیر نیروهای مختلف دینامیکی و حرارتی قرار می گیرند نیازمند آنالیز و تحلیل حرارتی، تعریف مدل های مواد فلزی و معدنی و حل کوپل خوردگی-جابه جایی به عنوان نمونه می باشد. کاهش شکست پوشش ها مخصوصا در عملیات های تزریق تناوبی بخار (CSS)، ریزش ثقلی به کمک بخار (SAGD) و سایر روشهای استخراج حرارتی از مزایای تحلیل پوشش ها می باشد.

4 تولید شن و کنترل آن در مخازن

یکی از مواردی که در صنعت نفت بسیار مورد توجه است تولید شن و ماسه هنگام استخراج است. از مشکلاتی که تولید شن به همراه دارد می توان به 1- فرسایش تجهیزات مانند لوله ها ، پمپ ها ، شیرها و… 2- مسدود کردن تجهیزات سطحی و درون چاهی مثل لوله ها 3- نیاز به نیروی کار بیشتر جهت تعویض و تعمیر وسایل و تمیز کردن چاه 4- کاهش تراوایی سازند و در پی آن کاهش راندمان بازیافت مخزن اشاره نمود. با تحلیل و برآورد فرسایش و تولید شن و ماسه می توان تکنیک های کنترل شن و ماسه را با اعتماد به نفس بیشتری تعیین کرد. همچنین با طراحی و تحلیل روشهای کنترل شن و ماسه می توان به طراحی ESS های پیشرفته و جدید در هزینه ها صرفه جویی قابل توجهی انجام داد.

5 پیچ خوردگی لوله ها

با این شبیه سازی می توان از پیچ خوردگی احتمالی لوله ها جلوگیری کرد و یا مکان پیچ خوردگی را پیش بینی کرد. این فرایند نیاز به مدل سازی واقعی هندسه چاه و کوپلینگ لوله دارد که خود نیازمند استفاده از حل های غیر خطی، مانند اصطکاک و تماس است.

6 مدل سازی سازه های دریایی

سازه های مختلف دریایی تحت بارهای مختلفی قرار می گیرند که می توان به بارهای ناشی از موج و باد اشاره کرد. برای شبیه سازی این سازه ها از حل های صریح و ضمنی استفاده می شود تا به نتایجی مانند بهبود قدرت، ثبات و ایمنی در شرایط بارگذاری مختلف، از جمله بارهای ناگهانی دست یابیم.

7 تحلیل لوله های کامپوزیتی

لوله های کامپوزیتی در صنعت نفت بسیار پرکاربرد هستند. بررسی حالت های شکست و پیشرفت شکست در خطوط کامپوزیتی تحت بارگذاریهای مختلف بسیار مورد اهمیت است. با شبیه سازی این لوله ها می توان به یک لوله کامپوزیتی که بتواند فشارهای هیدرواستاتیک خارجی بالاتر ، فشارهای داخلی بیشتر ناشی از فشار چاه و درجه حرارت بالا ناشی از عمق بیشتر را تحمل کند دست یافت.

8 مدیریت حرارت

طراحی راه حل های مناسب برای خنک کردن آمبلیکال ها و توسعه عایق برای حفظ جریان خط لوله در شرایط عملیاتی و خرابی های ناگهانی از مزایای شبیه سازی حرارتی در صنعت نفت و گاز می باشد. از تحلیل هایی که در این راستا می توان انجام داد تحلیل FSI در سازه، تحلیل انتقال حرارت تشعشعی و تحلیل های تماس و… می باشد.

9 تحلیل اتصالات رزوه ای

تحلیل مکانیسم خرابی اتصالات رزوه ای می تواند به تولید اتصالاتی برای تحمل فشار های بیشتر در صنعت نفت و گاز منجر شود.

10 آب بندی با تجهیزات لاستیکی

شبیه سازی و تحلیل آب بندهای لاستیکی شفت ها با استفاده از حل های دینامیکی و استاتیکی و تحلیل های غیر خطی می تواند به بهبود عملکرد این تجهیزات و آب بندی بهتر منجر شود.