تطبيق ديناميكيات الموائع الحسابية للتحقق من تأثير تنظيف الفتحة في الآبار المائلة والأفقية

المؤلفون

  • علي شكر غلام الجامعة المستنصرية / كلية الهندسة/ قسم الميكانيك
  • محمد حامد الحمدو الجامعة المستنصرية / كلية الهندسة/ قسم الميكانيك
  • حسن عبد الهادي عبد الحسين جامعة بغداد / كلية الهندسة / قسم هندسة النفط
  • سنان احسان محمد Ministry of Oil / Petroleum Research and Development Center

DOI:

https://doi.org/10.52716/jprs.v12i4.569

الملخص

دفع الطلب العالمي المتزايد إلى تطوير طرق أكثر ابتكاراً لتعزيز حفر آبار النفط بتكاليف أقل ، وتجنب المشاكل التشغيلية التي تؤثر على سرعة حفر آبار النفط. تم إجراء محاكاة مسارات العقل عددياً لتشمل تأثير تصادمات القصاصات بتطبيق  برنامج ANSYS FLUENT 2019 R3 CFD  التجاري. تم استخدام نموذج (Eulerian-Eulerian) للتحقق من سلوك نقل العقل لوجود مرحلتين سائلة وصلبة. في هذه المحاكاة، يتم فحص معدل نقل العقل عن طريق تغيير المعلمات التشغيلية التي تشمل (معدل تدفق طين الحفر، درجة الحرارة، حجم القطع، الميل، دوران أنبوب الحفر والانحراف).

أوضحت النتائج أن درجة التوافق العالية لوحظت بين النتائج العددية والتجريبية التي درسها الباحث يعقوب مما يدل على موثوقية نظام تحليل CFD وقدرته على محاكاة عملية الحفر. إن استخدام نموذج (Eulerian-Eulerian) يمكن الاعتماد عليه في تفسير ظاهرة التدفق متعدد الأطوار لفهم آلية تأثير العوامل المرتبطة بعملية حفر آبار النفط على قدرة الرفع. تؤدي زيادة سرعة تدفق طين الحفر إلى تحويل نمط التدفق من صفحي إلى مضطرب، وهذا الأخير هو أحد أنماط التدفق المطلوبة أثناء التدفق مما يساعد على زيادة قدرة الرفع للقطع. يتناقص تأثير سرعة دوران أنبوب الحفر على تركيز القطع عندما يزداد معدل تدفق مائع الحفر. تركيز العقل عند سرعة التدفق 0.6 م / ث تصل إلى 48٪ عندما يكون حجم العقل (0.5-1) مم ويصل إلى (52, 57.60)٪ عندما يكون حجم العقل ((3.5-4) ، (2.25- 3)، (1.5-2)) مم على التوالي لنفس سرعة التدفق. تؤدي الزيادة في درجة حرارة مائع الحفر إلى إضعاف قدرة مائع الحفر على تحريك القطع. عند سرعة التدفق 1.2 م / ث وزاوية الحفر 0˚ (بئر رأسي)، يصل تركيز القطع إلى 30٪ داخل الفراغ الحلقي، بينما يصبح التركيز (41 ,44 ,54 ,32)٪ بزاوية الحفر (30˚ ,45˚ ,60˚ ,90˚) على التوالي بنفس سرعة التدفق المذكورة.

المراجع

Rawia Abd Elgadir Eltahir Eltilib “Investigation On The Cutting Particles Transport In Horizontal Well Drilling”, A Thesis Submitted To The Postgraduate Studies Programme As A Requirement For The Degree Of Masters Of Science, Mechanical Engineering Department, Universiti Teknologi Petronas, 2010.

Hussain H. Al-Kayiem, Nadia Mohd Zaki, Muhamad Z. Asyraf and Mahir Elya Elfeel, “Simulation of the Cuttings Cleaning During the Drilling Operation”, American Journal of Applied Sciences 7 (6): 800-806, 2010 ISSN 1546-9239, 2010.

Uduak Mme and Pål Skalle, “CFD Calculations of Cuttings Transport through Drilling Annuli at Various Angles”, International Journal of Petroleum Science and Technology ISSN 0973-6328 Volume 6, Number 2, pp. 129-141, 2012.

Xiaofeng Sun, Kelin Wang, Tie Yan, Shuai Shao and Jianjun Jiao, “Effect of drillpipe rotation on cuttings transport using computational fluid dynamics (CFD) in complex structure wells”, J Petrol Explor Prod Technol 4:255–261, 2014.

Reza Rooki, Faramarz Doulati Ardejani, Ali Moradzadeh and Mahmood Norouzi, “Simulation of cuttings transport with foam in deviated wellbores using computational fluid dynamics”, J Petrol Explor Prod Technol 4, 263–273 (2014). https://doi.org/10.1007/s13202-013-0077-7

T. N. Ofei and S. A. Alhemyari, "Computational fluid dynamics simulation of the effect of drill pipe rotation on cuttings transport in horizontal wellbores using a Newtonian fluid," 2015 International Field Exploration and Development Conference (IFEDC 2015), pp. 1-8, 2015. https://doi: 10.1049/cp.2015.0582.

Dewangan SK and Sinha SL, “Exploring the hole cleaning parameters of horizontal wellbore using two-phase Eulerian CFD approach”, The Journal of Computational Multiphase Flows, Vol. 8(1), pp.15-39, 2016. https://doi:10.1177/1757482X16634218

Titus Ntow Ofei, Aidil Yunus Ismail, "Eulerian-Eulerian Simulation of Particle-Liquid Slurry Flow in Horizontal Pipe", Journal of Petroleum Engineering, vol. 2016, Article ID 5743471, 10 pages, 2016. https://doi.org/10.1155/2016/5743471

Behnam Amanna, Mohammad Reza Khorsand Movaghar, “Cuttings transport behavior in directional drilling using computational fluid dynamics (CFD)”, Journal of Natural Gas Science and Engineering, Volume 34, Pages 670-679, 2016.

https://doi.org/10.1016/j.jngse.2016.07.029.

Mostafa Keshavarz Moraveji, Mohammad Sabah, Ahmad Shahryari and Ahmadreza Ghaffarkhah, “Investigation of drill pipe rotation effect on cutting transport with aerated mud using CFD approach”, (Elsevier) Advanced Powder Technology 28, pp. 1141–1153, 2017.

Emmanuel I, Epelle and Dimitrios I. Gerogiorgis” A Multiparametric CFD Analysis of Multiphase Annular Flows for Oil and Gas Drilling Applications” (ELSEVIER) Computers & Chemical Engineering Volume 106, Pages 645-661, 2 November 2017.

Ali Zakerian, Siyamak Sarafraz, Amir Tabzar, Nassim Hemmati, Seyed Reza Shadizadeh “Numerical modeling and simulation of drilling cutting transport in horizontal wells” Journal of Petroleum Exploration and Production Technology, Accepted: 14 January 2018, published online 25 January 2018.

Boxue Pang, Shuyan Wang, Qiujin Wang, Kai Yang, Huilin Lu, Muhammad Hassan, Xiaoxue Jiang “Numerical prediction of cuttings transport behavior in well drilling using kinetic theory of granular flow”, Journal of Petroleum Science and Engineering 161, pp. 190–203, 2018.

Siamak Akhshik and Majid Rajabi “CFD-DEM modeling of cuttings transport in underbalanced drilling considering aerated mud effects and downhole conditions” (ELSIVER), Journal of Petroleum Science and Engineering, Volume 160, pp. 229-246, January 2018.

M. Al-Yasiri, A. Al-Gailani, and D. Wen, “CFD Study of Cuttings Transport through Vertical Wellbore”, Journal of Petroleum Research and Studies, vol. 8, no. 3, pp. 158-178, Sep. 2018. DOI: https://doi.org/10.52716/jprs.v8i3.279

Rasel A. Sultan, M. Aziz Rahman, Sayeed Rushd, Sohrab Zendehboudi & Vassilios C. Kelessidis, “Validation of CFD model of multiphase flow through pipeline and annular geometries”, Particulate Science and Technology, an International Journal, Volume 37, Issue 6, pp. 685-697, 2019.

DongshengWen, Mortatha Al-Yasiri and AmthalAl-Gailani, “Numerical study of cuttings transport of nanoparticle-based drilling fluid”, WILEY, Volume 2, Issue 5, May 2020.

Mastaneh Hajipour, “CFD simulation of turbulent flow of drill cuttings and parametric studies in a horizontal annulus”, SN Appl. Sci. 2, 1146 (2020). https://doi.org/10.1007/s42452-020-2970-2

Boxue Pang, Shuyan Wang, Qiujin Wang, Kai Yang, Huilin Lu, Muhammad Hassan, and Xiaoxue Jiang, “Numerical prediction of cuttings transport behaviour in well drilling using kinetic theory of granular flow” Journal of Petroleum Science and Engineering, Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 161, pp. 190-203, 2018. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2017.11.028.

Zulkefli Yaacob, Piroozian, Ismail, Babakhani, and Izwan Ismail, “Impact of drilling fluid viscosity, velocity and hole inclination on cuttings transport in horizontal and highly deviated wells”, J Petrol Explor Prod Technol 2:149–156, 2012.

التنزيلات

منشور

2022-12-15

كيفية الاقتباس

(1)
Golam, A. S.; Alhamdo, M. H.; Abdul Hussein, H. A.; Mohammed, S. I. تطبيق ديناميكيات الموائع الحسابية للتحقق من تأثير تنظيف الفتحة في الآبار المائلة والأفقية. Journal of Petroleum Research and Studies 2022, 12, 16-37.