مدل سازی عددی اثر اتصالات لوله حفاری برروی افت فشار اصطکاکی گل حفاری هرشل-بالکی در حفاری چاه‌های نفتی
محورهای موضوعی : مکانیک سیالات
1 - گروه آموزشی مکانیک، دانشکده مکانیک و برق، دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران
کلید واژه: شبیه‌سازی عددی, گل حفاری, مدل هرشل- بالکلی, اتصالات لوله حفاری, مته چرخان,
چکیده مقاله :
در این مقاله، بررسی رفتار جریان سیال غیرنیوتنی و به‌طور ویژه افت فشار اصطکاکی در اتصالات جوشکاری شده در هندسه‌های متفاوت با توجه به استاندارد IADC ]1[ از طریق شبیه سازی عددی انجام پذیرفته‌است. فرآیند شبیه‌سازی با استفاده از 6 سیال حفاری دارای خواص ویسکوپلاستیک متفاوت، پیرو مدل غیرنیوتنی هرشل-بالکلی (6 سیالی که در میادین نفتی جنوب کشور استفاده می‌شوند) انجام شده‌است و جهت مقایسه و اعتبارسنجی از دو مدل توانی و نیوتنی کمک گرفته شده‌است. پس از آن اثر متغیرهای هندسی مانند نسبت قطر و خروج از مرکز فضای حلقوی در این هندسه خاص مورد بررسی قرار گرفته‌است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که وجود اتصالات تأثیر بسزایی در افزایش افت فشار در چاه دارد. برای مدل نیوتنی حداکثر تا 18 درصد، و برای مدل‌های توانی و هرشل- بالکلی به ترتیب حداکثر تا 7 و 3 درصد افزایش در افت فشار فضای حلقوی مشاهده شد.
In this paper, the behavior of fluid flows and frictional pressure losses in weld-on tool-joints of different grades according to the IADC standard manual was studied using CFD simulations. The simulations were conducted using six drilling fluids with different viscoplastic properties, following the Herschel–Bulkley model of Non-Newtonian fluids.( these six fluids used in oil fields in the south of the country). Also Power-Law and Newtonian models are used for validation. Then the effect of geometric variables like diameter ratio and eccentricity of the circular space in this particular geometry is investigated. The results show that tool-joints significantly affect the frictional pressure loss in the annulus.The frictional pressure loss increased up to 18% for Newtonian model and up to 7% and 3% for Power-Law and Herschel-Bulkley models respectively.
_||_