استعمال التحليل البعدي لايجاد موديل رياضي لعملية تنظيف البئر الافقية

الملخص

    تعتبر عملية تنظيف المقطع المائل والافقي من اعقد عمليات بناء البئر الافقية واهم محددات الامتداد الافقي للبئر. يأتي هذا التعقيد من تعدد العوامل التي تؤثر على انتقال حبيبة الصخور باتجاه فوهة البئر التي اهمها ميل خيط الحفر للرقود على الجدار السفلي للبئر، هيدروليكية عملية الحفر (نوع جريان سائل الحفر ومعدل تدفقه)، مواصفات الصخور المحفورة (الكثافة، الابعاد والشكل)، مواصفات سائل الحفر (الكثافة واللزوجة والمواصفات الريولوجية الاخرى)، شكل الفراغ الحلقي (قطر البئر وقطر عمود الحفر)، حركة خيط الحفر (شكل الحركة وترددها) وسرعة الحفر (متمثلة بكمية فتات الصخور المطلوب نقلها خارج البئر) وعوامل اخرى كثيرة.

دراسة عملية تنظيف البئر الافقية يتطلب معرفة تأثير كل العوامل المذكورة وتأثير بعضها على بعض حيث تم في الدراسات السابقة تقييم تأثير بعض العوامل اعلاه كل على حدة على عملية تنظيف البئر الافقية

مما اعطى تصورا جيدا عن عملية انتقال حبيبة الفتات خارج المقطع الافقي وما يؤثر فيها. وتم التأكد من انه عندما يكون التنظيف غير كفوء فان طبقة من الفتات المحفورة تتكون على الجدار السفلي للبئر.

الدراسة الحالية حاولت تحليل معظم العوامل المؤثرة على عملية نقل حبيبات الصخور المحفورة خارج البئر تحليلا بعديا لايجاد

علاقة بين مجموعة حدود لابعدية (dimensionless) متحكمة بعملية التنظيف. تم الخروج بتمثيل رياضي يربط كفاءة عملية التنظيف (نسبة مساحة مقطع الفراغ الحلقي المشغول بطبقة الفتات المترسبة) كدالة لمجموعة حدود لابعدية تكونت من العوامل المؤثرة المذكورة. ثم اوجدت علاقات لكل من حالة الجريان الصفائحي والمضطرب.

هذه العلاقة اللابعدية اتاحت امكانية تطبيقها على نتائج كل الدراسات المختبرية السابقة جيث ان اختلاف الابعاد ومواصفات سائل الحفر والصخور بين دراسة واخرى اختزل تأثيرها ضمن الحدود اللابعية الممثلة لها. وجد ان اهم الحدود اللابعدية المؤثرة على عملية تنظيف المقطع الافقي هي تلك التي تمثل سرعة تدفق سائل الحفر بالفراغ الحلقي (عدد فرويد) وتلك التي تمثل حركة عمود الحفر(عدد تايلر). وتأتي بالاهمية الثانوية المواصفات الريولوجية لسائل الحفر ونوع الصخور المحفورة وزاوية ميل المقطع المراد تنظيفه وغيرها. هذه العلاقات وفرت لمهندسي الحفر امكانية ترتيب متغيرات الحفر المتوفرة من اجل الحصول على تنظيف مرضي للمقطع المحفور.  

دراسات اخرى مطلوبة لتطوير هذه العلاقات التناسبية (الدوال) الى علاقات رياضية منطقية (علاقات تساوي) لوضعها في خدمة الاستعمال الهندسي التطبيقي.