توسعه مدل تحليلي ديناميكي به منظور بررسي تأثير چرخش رشته حفاري بر ميزان هرزروي و ضخامت سله گل در حفاري فراتعادلي

در این پژوهش، یك مدل تحلیلی دینامیكی به منظور پیش بینی تأثیر چرخش رشته حفاری و نرخ برشی حاصل از آن بر میزان هرزروی و ضخامت سله سیال حفاری ارائه شده است. در توسعه معادلات مربوطه، مدل توانی به عنوان یكی از مدلهای متداول توصیف كننده رفتار رئولوژیكی سیال حفاری در نظر گرفته شده است. نهایتاً، معادلات حاصلشده در یك مدل دینامیكی به منظور شبیه سازی فرایند هرزروی و تشكیل سله سیال حفاری در مختصات شعاعی به منظور بررسی اثر نرخ برشی ناشی از چرخش رشته حفاری بر فرایند هرزروی و تشكیل سله گل بر روی دیواره چاه پیاده سازی شده و نتایج شبیه سازی ارائه شدهاند. همانگونه كه نتایج شبیه سازی نشان میدهند، هنگامیكه قطر خارجی رشته حفاری و قطر داخلی چاه به یكدیگر نزدیك باشند، تأثیر نرخ برشی بر ضخامت سله سیال حفاری قابل توجه خواهد بود.

In this article, a mathematical formulation is developed in order to predict the effect of drill string rotation and the resultant shear rate on the mud cake thickness and consequently the filtrate invasion into the formation. Power-Law fluid model as one of the most prevalent rheological models which utilized to describe the rheological behavior of the drilling mud, is considered in the development of the equations. Finally, the equations have been applied into a dynamic model which describes the filtration process and mud cake formation at radial coordinate system in order to investigate the effect of the shear rate which arises from the drill string rotation on mud cake thickness and filtration rate. Moreover, sensitivity analyses have been performed on the affecting parameters. As these analyses indicate, when the drill string OD is near to the wellbore diameter which often occur when Casing Drilling Technology is applied for drilling the well, the effect of the shear rate on mud cake thickness would be more considerable.