مطالعه عددی جریان سیال حفاری کف در فضای حلقوی چاه‌های نفت

تخمین صحیح افت‌های فشار سیالات حفاری غیرنیوتنی در داخل فضای حلقوی برای تعیین دبی جریان و انتخاب سیستم‌های پمپاژ گل در طی عملیات حفاری، ضروری است. هدف این مطالعه، شبیه‌سازی جریان سیال کف و تخمین افت فشار در فضای حلقوی چاه در شرایط حفاری زیرتعادلی با استفاده از روش عددی حجم محدود است. سیال کف به عنوان سیال غیرنیوتنی قانون توان و هرشل بالکلی در نظر گرفته شده است و نتایج افت فشار با هم مقایسه می‌شوند. همچنین تاثیر پارامترهای مختلف عملیاتی از قبیل ریولوژی سیال کف، سرعت سیال کف، کیفیت کف، چرخش لوله حفاری و عدم هم‌مرکزی لوله و چاه، بر افت فشار بررسی می‌شوند. نتایج حل عددی با نتایج آزمایشگاهی مطالعات قبلی مقایسه شده است. متوسط خطای نسبی بین نتایج روش عددی با نتایج آزمایشگاهی برای تخمین افت فشار، کمتر از 5% است. نتایج روش عددی با در نظر گرفتن مدل ریولوژیکی هرشل بالکلی برای کف، به نتایج آزمایشگاهی نزدیک‌تر است. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش سرعت و کیفیت سیال کف، افت فشار افزایش، و با افزایش عدم هم مرکزی افت فشار کاهش می‌یابد، ولی چرخش لوله تاثیر چشم‌گیری در افت فشار ندارد.