اسماعیل قاسمی کفرودی - تهران- دانشگاه علم و صنعت ایران- دانشکده مهندسی شیمی- آزمایشگاه تحقیقاتی CFD
سیدحسن هاشم آبادی - تهران- دانشگاه علم و صنعت ایران- دانشکده مهندسی شیمی- آزمایشگاه تحقیقاتی CFD

در این مقاله، میدان جریان دوفازی گل و خرده های حفاری در فضای حلقوی جداره و رشته حفاری با توسعه کد CFD حل عددی شده است. معادلات دوفازی حاکم بر مسئله به روش حجم محدود گسسته سازی شده و با الگوریتم سیمپل حل شده است. این کد به طور کاملا مستقل از نرم افزارهای تجاری CFD بوده و افت فشار را در رشته حفاری (تک فازی) و آنالوس (دوفازی)، پیش بینی و در نازل های مته را نیز با استفاده از روابط مربوطه محاسبه می کند. همچنین در این کد مدل های غیرنیوتنی متفاوتی از جمله هرشل بالکلی، کراس، پاورلا، بینگهام پلاستیک و کیسون برای محاسبه تنش برشی قرار داده شده و با توجه به قابل توسعه بودن کد، به راحتی می توان سایر مدل های موردنظر را نیز به آن اضافه نمود. میدان جریان در فضای حلقوی به صورت دوفازی شبیه سازی شده و علاوه بر افت فشار، پروفایل سرعت گل، سرعت حرکت و لغزش خرده های حفاری نیز محاسبه می شود همچنین با توجه به خواص و دبی سیال حفاری و اندازه دندانه های مته، درصد انتقال کنده ها پیش بینی می گردد. برای اعتبارسنجی نتایج از داده های تجربی و روابط تئوری استفاده شده است. مدل غیرنیوتنی هرشل بالکلی برای محاسبه ویسکوزیته انتخاب و با شبیه سازی جریان (دوفازی جامد-مایع)، برای چهار نوع گل حفاری افت فشار محاسبه گردید. در نهایت سرعت حرکت و سرعت لغزش خرده های حفاری بررسی شده است.

توسعه کد CFD، گل حفاری، مدل غیرنیوتنی، افت فشار، پروفایل سرعت حرکت و لغزش کنده ها