آمار
| تعداد نشریات | 4 |
| تعداد شماره‌ها | 75 |
| تعداد مقالات | 991 |
| تعداد مشاهده مقاله | 889,967 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 685,907 |
شبیه‌سازی عددی تشکیل لایه فیلتر کیک روی جداره چاه‌های نفتی با در نظر گرفتن اثر غیرنیوتنی سیال حفاری و خروج از مرکزیت رشته‌حفاری | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده ، انتشار آنلاین از تاریخ 18 آبان 1395 | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2016.755 | ||
| نویسندگان | ||
ابراهیم حاجی دولو  1؛ سید محسن هاشم زاده2
| ||
| 1استاد گروه مهندسی مکانیک دانشکده مهندسی دانشگاه شهید چمران اهواز و معاون پژوهشی دانشگاه | ||
| 2دانشگاه شهید چمران اهواز | ||
| چکیده | ||
| در عملیات حفاری فراتعادلی به‌علت اختلاف فشار سیال حفاری و سازند مخزن، فیلتراسیون گل صورت میپذیرد که در نتیجه آن بر روی دیواره سازند یک لایه از فیلتر کیک تشکیل می‌شود. حضور کیک روی دیواره سازند مفید است، زیرا حجم صافاب و در نتیجه آسیب سازند را کاهش می‌دهد. از طرف دیگر ضخیم بودن کیک گل نیز معایبی به همراه دارد: کاهش قطر موثر چاه، افزایش گشتاور مورد نیاز برای چرخش لوله حفاری. فرایند تشکیل فیلتر‌کیک در عملیات حفاری نتیجه سه فرایند مرتبطِ جریان درون آنالوس، نفوذ سیال به درون سازند و تشکیل لایه کیک بر روی دیواره سازند است. در این مقاله از یک رویه عددی برای شبیه‌سازی رشد لایه فیلتر کیک استفاده شده که در آن ابتدا میدان جریان سه بعدی و غیرنیوتنی گل حفاری در فضای حلقوی چاه حفاریِ غیرهم‌مرکز و با در نظر گرفتن اثر چرخش رشته‌حفاری با استفاده از روش تفاضل محدود و با بکارگیری دستگاه مختصات دوقطبی محاسبه شده و پس از تعیین سرعت نفوذ صافاب به درون سازند با استفاده از معادله دارسی، معادله رشد لایه فیلتر کیک که بر اساس احتمال رسوب ذره بدست می‌آید با روش رانگ-کوتای مرتبه چهار حل شده‌است. در این پژوهش تاثیر چرخش، خروج از مرکزیت و شعاع رشته‌حفاری، شاخص توانی سیال و شعاع ذرات بر ضخامت فیلتر کیک و سرعت نفوذ صافاب بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که در حالت غیر هم‌مرکز ضخامت کیک در سرعت‌های چرخش زیاد به‌علت گردابه بوجود آمده در جریان دالیز تقریباً ثابت می‌ماند. افزایش خروج از مرکزیت رشته‌حفاری نه تنها باعث تغییر در پروفیل‌های ضخامت فیلتر کیک و نفوذ صافاب می‌شود، بلکه اختلاف بین ضخیم‌ترین و نازک‌ترین ناحیه کیک نیز افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش شاخص توانی سیال حفاری و کاهش شعاع ذرات، ضخامت فیلتر کیک افزایش و سرعت نفوذ کاهش می‌یابد. در نهایت افزایش شعاع رشته‌حفاری در یک افت فشار محوری ثابت، ضخامت فیلتر کیک را افزایش و سرعت نفوذ صافاب را کاهش می‌دهد. | ||
| کلیدواژه ها | ||
| فیلتر کیک؛ سیال غیرنیوتنی؛ فیلتراسیون جریان متقاطع؛ خروج از مرکزیت رشته‌حفاری؛ چرخش رشته‌حفاری | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Simulation of filter cake formation on the borehole walls considering the effect of non-Newtonian drilling fluid and eccentricity | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ebrahim Hajidavalloo, Seyed Mohsen Hashemzadeh | ||
| چکیده [English] | ||
| In overbalanced drilling operation, due to the pressure difference between the drilling fluid and formation, one can observe a mud filtration which develops cake layer on the sides of a wellbore wall. The presence of mud cake on the sides of the formation is a beneficial occurrence, as it can reduce the amount of filtrate and subsequently decreases the formation damage. On the other hand, if the filter cake layer becomes very thick it may develop several demerits including: reducing effective diameter of well, excessive torque when rotating the drill string. The process of the cake filtration occurs as a result of three inter-related mechanism: flow of drilling mud in the annulus, invasion of pure fluid into the formation, as well as filter cake formation on the borehole wall. In this research we took advantage of a numerical procedure for modeling and simulation of the cake growth in which, firstly three-dimensional flow field of non-Newtonian drilling mud has been computed using finite difference scheme and by implementation of bipolar coordinate and next, permeation flux of the filtrate evaluated using Darcy equation and the rate of cake growth has been calculated based on the probability of particle adhesion and using an explicit 4th order Runge-Kutta method. In the presented paper the effect of drill string rotation, eccentricity and drill string radius, power-law exponent of drilling mud and particle radius on the cake thickness and permeate flux is studied. The results show filter cake thickness and filtrate flux remains invariable by increasing drill string rotation due to drilling fluid recirculation in the annulus. Increasing eccentricity not only changes the profile of filter cake thickness and filtrate flux but also increases the difference between its maxima and minima. Furthermore by increasing power-law exponent of drilling fluid and decreasing particle size the filter cake thickness increases and filtrate flux decreases. Finally, increasing drill string radius in a fixed axial pressure drop raises the thickness of filter cake and reduce the permeate flux. | ||
| کلیدواژه ها [English] | ||
| Filter Cake, Non-Newtonian Fluid, Cross-Flow Filtration, Numerical Procedure, Eccentric Annulus | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 260 |
||
