مدل‌سازي انتقال خرده‌هاي حفاري توسط فوم در شرايط يك چاه افقي با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي

انتقال مطلوب خرده‌هاي ‌حفاري يكي از پارامترهاي تاثيرگذار در سرعت عمليات حفاري مي‌باشد. فوم به‌دليل ويژگي‌هاي منحصر‌ به‌فردي از‌جمله چگالي پايين و گرانروي بالا، مي‌تواند منجر به كاهش مشكلات عملياتي در مقايسه با سيالات معمول حفاري شود. در اين مقاله، انتقال خرده‌هاي‌حفاري توسط فوم در محيط ديناميك سيالات محاسباتي بررسي گرديد. بدين منظور، جريان چندفازي خردهسيال با استفاده از مدل ‌اويلرين توصيف و رئولوژي فوم نيز توسط مدل غيرنيوتني قانون‌توان ارائه گرديد. همچنين تاثير پارامترهاي كيفيت و سرعت تزريق فوم، اندازه خرده‌ها، شرايط خروج ‌از ‌مركزي لوله‌ها و نيز سرعت چرخش لوله‌هاي‌حفاري بر عملكرد فوم در تميزسازي چاه مطالعه شد. نتايج حاصله از مدل نيز با داده‌هاي آزمايشگاهي صحت‌سنجي گرديد. براساس نتايج، افزايش كيفيت فوم منجر به بهبود انتقال خرده‌هاي‌حفاري به‌علت افزايش ويسكوزيته فوم گرديد. همچنين افزايش سرعت تزريق فوم به‌واسطه تخريب بستر ساكن خرده‌ها سبب كاهش غلظت خرده‌هاي درون چاه شد. نتايج نشان داد كه خارج شدن لوله‌ها از شرايط هم‌مركزي باعث تجمع خرده‌ها در محيط چاه مي‌شود. با اين‌حال، اعمال سرعت چرخشي به لوله‌هاي حفاري سبب بهبود تميزسازي چاه گرديد، به‌طوري‌كه افزايش سرعت چرخش لوله‌ها به‌ميزان 40 دور بر دقيقه در حضور فوم موجب كاهش 1.8 و 1.4 برابري غلظت خرده‌ها در شرايط چاه هم‌مركز و خارج ‌از‌ مركز شد.