شبیه سازی عددی و بهینه سازی عملکرد نفوذگر چاه نفت

نفوذگرهای چاه نفت، ابزارهای انفجاری هستند که در صنعت حفاری چاه های نفت و گاز و با هدف دستیابی به مخازن اطراف چاه و افزایش بازده آن مورد استفاده قرار می گیرند. کارایی این نفوذگرها با عمق نفوذی که ایجاد می کنند مورد سنجش قرار می گیرد، به همین دلیل پارامتر عمق به عنوان پارامتر اصلی باید مورد بررسی قرارگیرد. در این مقاله، گزارش کاملی از شبیه سازی عددی و بهینه سازی عملکرد این ابزارها که در حقیقت، خرج گودهایی با ابعاد کوچک هستند ارایه شده است. به این منظور، از روش های حل اویلرین چندماده ای و لاگرانژی، به ترتیب برای شبیه سازی فرآیند شکل گیری جت نفوذگر و نفوذ آن در صخره های زیرزمینی استفاده شده است. برای حل مشکل تغییر شکل زیاد المان-ها در روش لاگرانژی، از معیار فرسایش المان ها استفاده شد. همچنین بدلیل اینکه نتایج هر دو فرآیند شکل گیری جت و نفوذ به شدت تحت تاثیر چگالی مش بندی قرار دارد، حساسیت به مش بندی در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفت. مدل سازی عددی پایه، با استفاده از نتایج معتبر سایر مراجع درستی آزمایی و اعتبارسنجی شده و پس از آن، هندسه جدیدی برای خرج انفجاری پیشنهاد شده است که مشکل ناهمگنی توزیع سرعت در قسمت دنباله جت را رفع کرده و به دنبال آن، طول موثر جت در نفوذ را افزایش می دهد.