مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه عددی جریان سیال حفاری کف در فضای حلقوی چاههای نفت

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی شاهرود
2 عضو هیات علمی /دانشگاه صنعتی شاهرود
3 عضو هیات علمی/دانشگاه صنعتی شاهرود
4 ریاست دانشگاه/دانشگاه صنعتی شاهرود
چکیده
تخمین صحیح افت‌های فشار سیالات حفاری غیرنیوتنی در داخل فضای حلقوی برای تعیین دبی جریان و انتخاب سیستم‌های پمپاژ گل در طی عملیات حفاری، ضروری می‌باشد. هدف این مطالعه، شبیه سازی جریان سیال کف و تخمین افت فشار در فضای حلقوی چاه در شرایط حفاری زیر تعادلی با استفاده از روش عددی حجم محدود می‌باشد. سیال کف به عنوان سیال غیر نیوتنی قانون توان و هرشل بالکلی در نظر گرفته شده و نتایج افت فشار با هم مقایسه می‌شوند. تاثیر پارامترهای مختلف عملیاتی از قبیل رئولوژی سیال کف، سرعت سیال کف، کیفیت کف، چرخش لوله حفاری و عدم هم مرکزی لوله و چاه، بر افت فشار بررسی می‌شوند. نتایج حل عددی با نتایج آزمایشگاهی مطالعات قبلی مقایسه شده است. خطای نسبی بین نتایج روش عددی با نتایج آزمایشگاهی برای تخمین افت فشار، کمتر از 5% می‌باشد. همچنین نتایج روش عددی با در نظر گرفتن مدل رئولوژیکی هرشل بالکلی برای کف، به نتایج آزمایشگاهی نزدیکتر است. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش سرعت و کیفیت سیال کف، افت فشار افزایش و با افزایش عدم هم مرکزی افت فشار کاهش می‌یابد، ولی چرخش لوله تاثیر چشم گیری در افت فشار ندارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical investigation of foam drilling fluid flow in the oil wells annulus

نویسندگان English

Reza Rooki 1
Mahmood Norouzi 2
2 Shahrood University of Technology
چکیده English

Accurate estimation of the pressure losses for non-Newtonian drilling fluids inside annulus is quite important to determine pump rates and select mud pump systems during wellbore drilling operation. The aim of this study is to simulate non-Newtonian (power law and Herschel-Bulkly) foam flow in underbalanced drilling condition through wellbore annulus using finite volume method. The effect of various operational parameters on pressure loss such as fluid rheology, foam fluid velocity, foam quality, drillpipe rotation and wellbore eccentricity, have been considered. Simulation results were compared with the previously published experimental data. The agreement was close with a relative error less than 5%. The results of numerical method are closer to experimental data for Herschel Bulkly model for foam fluid. Also, the results of numerical method, showed that pressure drop increases with increasing the foam fluid velocity and quality and it decreases with increasing eccentricity, but drillpipe rotation don’t have noticeable effect on pressure drop.

کلیدواژه‌ها English

pressure loss
non- Newtonian foam fluid
Finite volume method
drilling parameters
wellbore annulus