Simulación y análisis de dinámica de fluidos computacional de flujo de fluido de perforación no newtoniano y transporte de recortes en un anillo excéntrico
Autores: Ahsan, Muhammad; Fahad, Shah; Butt, Muhammad Shoaib
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Simulación y análisis de dinámica de fluidos computacional de flujo de fluido de perforación no newtoniano y transporte de recortes en un anillo excéntrico
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Estudio
Fluido de perforación
Transporte de recortes
Velocidad del fluido
Rotación de la tubería de perforación
Eficiencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 47
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio examina el comportamiento del flujo, así como el transporte de recortes de un fluido de perforación no newtoniano en la geometría de un anillo excéntrico, teniendo en cuenta los impactos que la rotación de la tubería de perforación podría tener en la velocidad del fluido, así como la excentricidad anular en las distribuciones axiales y tangenciales de la velocidad. Se desarrolló un modelo euleriano-euleriano de dos fases utilizando dinámica de fluidos computacional para simular el flujo del fluido de perforación y el transporte de recortes. La teoría cinética del flujo granular se utilizó para estudiar la dinámica e interacciones del transporte de recortes. Las propiedades del fluido no newtoniano se modelaron utilizando formulaciones de ley de potencia y plástico de Bingham. Los resultados de la simulación demostraron una mejora marcada en la eficiencia, de hasta un 45%, en el transporte al aumentar la velocidad de entrada del fluido de 0.54 m/s a 2.76 m/s, reduciendo la acumulación de partículas y cambiando los perfiles de velocidad axiales y tangenciales drásticamente, especialmente en espacios anulares estrechos. A 300 rpm de rotación, la tubería de perforación generó un patrón de flujo espiral, que penetró velocidades tangenciales en el espacio estrecho que aumentó la eficiencia de transporte en casi un 30%. El comportamiento de adelgazamiento por cizallamiento caracteriza al fluido cuya viscosidad, aproximadamente el 50% de la de las regiones de cizallamiento bajo del núcleo central, estaba más cerca de las regiones de alto cizallamiento de la pared. La velocidad del fluido y la rotación de la tubería de perforación juegan un papel crucial en la optimización del transporte de recortes. Velocidades de fluido más altas con rotación controlada de la tubería de perforación mejoran la remoción de recortes y previenen la acumulación de partículas, proporcionando así una guía muy útil sobre cómo limpiar el pozo de manera eficiente en operaciones de perforación.
Descripción
Este estudio examina el comportamiento del flujo, así como el transporte de recortes de un fluido de perforación no newtoniano en la geometría de un anillo excéntrico, teniendo en cuenta los impactos que la rotación de la tubería de perforación podría tener en la velocidad del fluido, así como la excentricidad anular en las distribuciones axiales y tangenciales de la velocidad. Se desarrolló un modelo euleriano-euleriano de dos fases utilizando dinámica de fluidos computacional para simular el flujo del fluido de perforación y el transporte de recortes. La teoría cinética del flujo granular se utilizó para estudiar la dinámica e interacciones del transporte de recortes. Las propiedades del fluido no newtoniano se modelaron utilizando formulaciones de ley de potencia y plástico de Bingham. Los resultados de la simulación demostraron una mejora marcada en la eficiencia, de hasta un 45%, en el transporte al aumentar la velocidad de entrada del fluido de 0.54 m/s a 2.76 m/s, reduciendo la acumulación de partículas y cambiando los perfiles de velocidad axiales y tangenciales drásticamente, especialmente en espacios anulares estrechos. A 300 rpm de rotación, la tubería de perforación generó un patrón de flujo espiral, que penetró velocidades tangenciales en el espacio estrecho que aumentó la eficiencia de transporte en casi un 30%. El comportamiento de adelgazamiento por cizallamiento caracteriza al fluido cuya viscosidad, aproximadamente el 50% de la de las regiones de cizallamiento bajo del núcleo central, estaba más cerca de las regiones de alto cizallamiento de la pared. La velocidad del fluido y la rotación de la tubería de perforación juegan un papel crucial en la optimización del transporte de recortes. Velocidades de fluido más altas con rotación controlada de la tubería de perforación mejoran la remoción de recortes y previenen la acumulación de partículas, proporcionando así una guía muy útil sobre cómo limpiar el pozo de manera eficiente en operaciones de perforación.