«Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море»

Моделирование выноса частиц шлама на участке горизонтальной скважины в программном комплексе ANSYS Fluent с учетом вращения бурильной колонны и параметров реологической модели Гершеля–Балкли

УДК: 622.244.4
DOI: 10.33285/0130-3872-2023-2(362)-32-36

Авторы:

¹ Самарский государственный технический университет, Самара, Россия

Ключевые слова: буровые промывочные жидкости, буровой раствор, CFD расчет, ANSYS Fluent, гидротранспорт, математическое моделирование, модель Гершеля–Балкли

Аннотация:

В работе представлены результаты моделирования очистки горизонтального участка скважины от частиц выбуренной породы в программном комплексе ANSYS Fluent. В качестве параметров жидкостей использовались свойства буровых растворов, описываемых при помощи реологической модели Гершеля–Балкли. При моделировании двухфазного потока использовалась модель Эйлера–Эйлера. Принимается допущение, что частицы твёрдой фазы имеют одинаковый размер и сферическую форму. В результате CFD расчетов получены данные о влиянии вращения бурильной колонны и реологических свойств промывочной жидкости на концентрацию гранулированных частиц на нижней стенке скважины.

Список литературы:

1. Кадочников В.Г., Двойников М.В., Блинов П.А. Влияние пространственной формы бурильной колонны на вынос шлама в наклонно-направленных скважинах // Вестн. ассоц. буровых подрядчиков. – 2020. – № 2. – С. 12–19.
2. Experimental investigation of the effect of drill pipe rotation on improving hole cleaning using water-based mud enriched with polypropylene beads in vertical and horizontal wellbores / N.S. Heshamudin, A. Katende, H.A. Rashid [et al.] // J. of Petroleum Science and Engineering. – 2019. – Vol. 179. – P. 1173–1185. – DOI: 10.1016/j.petrol.2019.04.086
3. Predicting cuttings settling velocity in drilling muds and in rising-bubbles-containing muds / M.K. Issoufou, Xianzhi Song, Zhaopeng Zhu [et al.] // J. of Petroleum Science and Engineering. – 2021. – Vol. 204. – DOI: 10.1016/j.petrol.2021.108766
4. Харламов С.Н., Джангхорбани М., Филиппов К.А. Математическое моделирование и методы исследования гидродинамической очистки горизонтальных скважин // Изв. Томского политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2021. – Т. 332, № 8. – С. 53–73. – DOI: 10.18799/24131830/2021/8/3305
5. Busch A., Johansen S.T. Cuttings transport: On the effect of drill pipe rotation and lateral motion on the cuttings bed // J. of Petroleum Science and Engineering. – 2020. – Vol. 191. – DOI: 10.1016/j.petrol.2020.107136
6. Numerical investigation on horizontal wellbore hole cleaning with a four-lobed drill pipe using CFD-DEM method / Tie Yan, Jingyu Qu, Xiaofeng Sun [et al.] // Powder Technology. – 2020. – Vol. 375. – P. 249–261. – DOI: 10.1016/j.powtec.2020.07.103
7. Сморкалов Д.В., Тютяев А.В., Штеренберг А.М. Моделирование истечения промывочной жидкости из насадки бурового долота в программном комплексе ANSYS FLUENT // Вестн. Тамбовского ун-та. Сер.: Естественные и технические науки. – 2020. – Т. 20, № 1. – С. 262–265.
8. Финогенов Н.А. Обзор и анализ особенностей, ограничений и применимости многофазных моделей при расчете потоков жидкостей // Аллея науки. – 2021. – Т. 1, № 5(56). – С. 379–382.
9. Никитин В.И., Кабаева Д.А. Обоснование поиска профиля скоростей жидкости реологической модели Гершеля–Балкли при движении в кольцевом пространстве // Булатовские чтения. – 2021. – Т. 1. – С. 354–356.
10. Никитин В.И., Живаева В.В. Казазян М.Г. Нахождение профиля скоростей буровых промывочных жидкостей реологической модели Гершеля–Балкли в кольцевом пространстве скважины // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2021. – № 11(347). – С. 22–25. – DOI: 10.33285/0130-3872-2021-11(347)-22-25