بررسی پارامترهای اثرگذار بر تمیزسازی خرده ها در چاه های جهت دار

سیال حفاری وظایف متعددی مانند اعمال فشار هیدروستاتیک، خنک کردن مته، کمک به حفاری و غیره دارد اما انتقال خرده های حفاری به سطح مهمترین وظیفه ی سیال حفاری است. در صورتی که خرده ها به خوبی جابجا نشوند ممکن است مشکلاتی از قبیل گیر رشته، بریدن لوله ها بعلت افزایش گشتاور، کاهش سرعت حفاری و غیره شوند. پارامترهایی مثل دبی سیال حفاری، سرعت حفاری، زاویه ی چاه، خواص گل، اندازه و شکل خرده های حفاری و غیره بر انتقال خرده ها موثرند. در این پژوهش از دینامیک سیالات محاسباتی برای شبیه سازی جریان در فضای حلقوی چاه استفاده شده است. فضای چاه بصورت دو استوانه با شرایط مرزی مناسب توسط نرم افزار گمبیت و محاسبات به کمک نرم افزار فلوئنت انجام شده است. پارامترهای دبی سیال حفاری، زاویه ی چاه و اندازه و شکل خرده های حفاری در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که مناسب ترین حالت از نظر انتقال خرده های حفاری در شرایط حفاری عمودی است و در زاویه ی حدود 60 درجه سخت ترین شرایط رخ می دهد بگونه ای که انتقال خرده ها در حالت افقی نیز ساده تر از زوایای54 تا 60 درجه است. دبی سیال حفاری به وضوح بر تمیزسازی چاه موثر است. بطور مثال با افزایش پنجاه درصدی در دبی سیال تزریقی، ارتفاع بستر خرده ها کمتر از نصف شده است. از نظر اندازه نیز مقدار بهینه ای برای انتقال خرده ها وجود دارد که با طراحی مته ی مناسب می توان نتایج بسیار مطلوبی بدست آورد. غلظت خرده های حفاری، سرعت خرده ها در قسمت بالای چاه بیشتر از سمت پایین چاه است و به موازات مسیر سیال حفاری قرار دارد، در حالی که در قسمت پایین چاه، خرده های حفاری تمایل به ته نشین شدن دارند و بستر خرده های حفاری را تشکیل می دهند. همچنین هرچه شکل ذرات از حالت کروی دور باشد انتقال خرده ها بهتر صورت می گیرد.

Keywords:

دینامیک سیالات محاسباتی , خرده های حفاری , فلوئنت , تمیزسازی چاه , زاویه ی چاه , دبی سیال