10959

10959

شبيه سازي CFD حملِ كَنده ها توسط گل حفاري

كارشناسي ارشد

شيمي - طراحي، شبيه‌سازي وكنترل فرآيندها

آبان ماه 1391

آبان ماه 1391

دكتر سيدحسن هاشم آبادي

چكيده در اين پروژه هيدروديناميك جريان گل حفاري و كنده¬ها مطالعه شده است. بدين منظور ضمن بررسي اصول حفاري و مروري بر مقالات موجود در اين زمينه، مجموعه معادلات شامل پيوستگي و ممنتوم با ديدگاه مدل مخلوط، براي شبيه¬سازي جريان چندفازي با روش حجم محدود در شبكه جابجاشده گسسته¬سازي شدند. براي بيان رفتار رئولوژيكي گل حفاري، مدل¬هاي مختلف ارزيابي شد و مدل¬هاي كراس و هرشل¬بالكلي (به عنوان مدل مناسب) براي پيش¬بيني رفتار رئولوژي گل انتخاب و پارامترهاي آن محاسبه شد. كد عددي ارايه شد كه ميدان جريان و فشار را محاسبه نمايد. سپس نتايج با روابط و داده¬هاي تجربي گزارش شده، اعتبارسنجي گرديد. حركت گل در ورودي آنالس و طول ناحيه توسعه¬يافتگي بررسي و افت فشار مطالعه شد و رابطه¬اي برحسب رينولدز براي محاسبه ضريب اصطكاك ارايه گرديد. در ادامه افت فشار با حضور كنده¬هاي حفاري مورد بررسي قرار گرفت و پارامترهاي سرعت، نوع سيال، كسر حجمي فاز جامد بر افت فشار بررسي و رابطه¬اي برحسب اين پارامترها براي محاسبه ضريب اصطكاك ارايه گرديد. از آنجايي كه رشته حفاري، ممكن است از مركز چاه خارج گردد، با استفاده از نرم¬افزار فلوئنت و داده¬هاي شركت ملي مناطق نفتخيز جنوب، يك چاه از ميدان نفتي اهواز شبيه¬سازي گرديد، بدين منظور با استفاده از نرم¬افزار گمبيت هندسه ساخته شده و سپس استقلال از مش و اعتبارسنجي نتايج بررسي گرديد. پس از اطمينان از صحت نتايج و روش شبيه¬سازي، حمل كنده¬ها بررسي شد. در اين قسمت اثر نوع گل حفاري، سرعت محوري گل و سرعت چرخش رشته حفاري، چگالي سيال و اندازه كنده¬ها بر درصد انتقال مورد بررسي قرار گرفت. در انتها، ظرفيت نگهداري كنده¬ها توسط گل در حالت سكون محاسبه و سپس با درنظر گرفتن ضريب شكل براي كنده¬ها، پروفايل سرعت كنده¬ها، ظرفيت حمل گل و سرعت لغزش خرده¬هاي حفاري بدست آمده است. واژه‌هاي كليدي: هيدروديناميك گل حفاري، مدل كراس و هرشل¬بالكلي، ضريب اصطكاك جريان دوفازي، طول ناحيه توسعه يافتگي، حمل كنده¬ها.