مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه سازی و مدل سازی حمل کنده‌ها در حفاری چاه با فوم

نویسندگان
1 کروه مکانیک، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
2 استاد گروه مهندسی مکانیک دانشگاه شهید چمران اهواز
3 عضو هیات علمی گروه مکانیک / دانشگاه شهید چمران اهواز
چکیده
حفاری زیر تعادلی و حفاری با فشار کنترل شده با فوم به علت مزایای زیاد آن مورد توجه شرکت‌های نفتی جهان قرار گرفته است. از مزایای این روش، تولید نفت و گاز از سازند در حین حفاری، سرعت بالای حفاری، طولانی‌تر شدن عمر مته، انتقال بهتر کنده‌ها و کاهش آسیب به سازند است. در این پژوهش حمل کنده‌ها در حفاری با فوم مورد بررسی قرار گرفته است که در آن فوم به صورت یک سیال تک‌فاز، همگن، تراکم پذیر و غیرنیوتنی قانون توانی در نظر گرفته شده و فرضیات و معادلات حاکم بر مدل دو سیالی گذرا در دستگاه اویلر-اویلر برای جریان سیال-ذره (فوم و کنده‌ها) بیان شده است. برای گسسته‌سازی معادلات از روش بالادست استفاده شده است و نتایج حاصل از حل عددی در قالب تغییرات فشار، سرعت، غلظت کنده‌ها، کیفیت و چگالی فوم در طول چاه بیان شده‌اند. تاثیر سرعت حفاری، میزان تزریق گاز و مایع، شکل و اندازه‌ی کنده‌ها، پس‌فشار، ورود سیالات سازندی و تولید نفت و گاز بر غلظت کنده‌ها و فشار ته چاه بررسی شده است. فشار ته چاه با افزایش پس‌فشار، اندازه‌ی کنده‌ها، سرعت حفاری و افزایش دبی تزریق گاز و مایع، افزایش یافته و با کاهش آن‌ها کاهش می‌یابد. غلظت کنده‌ها در طول چاه با افزایش دبی تزریق گاز و مایع کاهش یافته و با افزایش اندازه‌ی کنده‌ها، سرعت حفاری و پس‌فشار، افزایش می‌یابد. برای صحت‌سنجی، نتایج حاصل از حل عددی با داده‌های میدانی حاصل از حفاری چاه FR-1 واقع در ایالت سانتاکاترینای برزیل مقایسه شده که حدود 16.5 درصد خطا داشته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Modeling and simulation of cuttings transfer during well drilling with foam

نویسندگان English

ali jafarinazhad 1
Ebrahim Hajidavalloo 2
Seyed Saied Bahrainian 3
1 Mechanical engineering, Engineering, Shahid Chamran Univercity of Ahvaz, Ahvaz, Iran
3 Faculty of Mechanical Engineering / Shahid Chamran University of Ahvaz
چکیده English

Underbalanced drilling and managed pressure drilling with foam have been gained attention of the world oil companies due to its many benefits. The advantages of this method include oil and gas production during drilling, high-speed drilling, drill bit life increase, better cutting transfer and reduced formation damage. In this paper cutting handling by foam was investigated in which foam was assumed to be a homogeneous, single-phase, compressible and non-Newtonian fluid whose rheological properties can be well described by power law model. The assumptions and governing equations of transient two-fluid model were expressed in Euler-Euler coordinate for fluid-particle (foam-cuttings). The upstream method is used to discretizing the equations and the results of the numerical solution are reported in the form of pressure, speed, cutting concentration, quality and density of the foam logs along the well. The impact of back-pressure, ROP, injection rate of gas and liquid, shape and size of cuttings, water influx and oil production on cutting concentration and bottom-hole pressure have been investigated. With increasing parameters such as back-pressure, liquid and gas flow rate, size of the cuttings and ROP, bottom hole pressure and cutting concentration increases. Cutting concentration decreases with increasing liquid and gas flow rate and increases by increasing back-pressure, cutting size and ROP. For validating, the results of the numerical solution are compared with field data obtained from well FR-1 located in the Santa Catarina state of Brazil which show about 16.5 percent errors.

کلیدواژه‌ها English

Two phase
Compressible
Non-Newtonian
Drilling