مدل سازی انتقال خرده های حفاری در چاه های شیب دار تحت شرایط حفاری زیرتعادلی (ubd)
چکیده
حفاری با کف یکی از زیر شاخه های حفاری زیر تعادلی است که دارای مزایای زیادی در بسیاری از عملیات حفاری می باشد. اطلاع از هیدرولیک و انتقال خرده های حفاری (تمیزکاری چاه) توسط سیال کف یکی از مهم ترین عوامل موثر در هزینه، زمان و کیفیت حفاری چاه برای تولید نفت و گاز می باشد. هدف این مطالعه، تحقیق و تحلیل کارایی تمیزکاری سیال حفاری کف در چاه های شیب دار با استفاده از روش های هوشمند، آماری و دینامیک سیالات محاسباتی می باشد که در مطالعات دیگر صورت نگرفته است. پارامترهای رئولوژیکی سیالات حفاری غیرنیوتنی بنتونیتی و سیال کف، با استفاده از الگوریتم ژنتیک با درجه اطمینان بالایی تعیین گردید. با طراحی شبکه عصبی مصنوعی، سرعت سقوط ذرات در سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی تخمین زده شد. مقادیر r و rms حاصل از پیش بینی در داده های آموزش برابر با 997/0 و 021/0 و برای داده های آزمون برابر با 974/0 و 072/0 می باشند. همچنین کارایی انتقال خرده ها توسط کف در فضای حلقوی افقی پیش بینی گردید. مقادیر r و rms در داده های آموزش برابر با 993/0 و 807/0 و برای داده های آزمون برابر با 914/0 و 9/1 حاصل گردید. بعلاوه، کارایی انتقال خرده ها با استفاده از روش رگرسیون خطی چند متغیره، پیش بینی گردید و مقادیر r برای دو سری داده آموزش و تست برابر با 91/0 و 84/0 می باشد. مدل سازی دینامیک سیالات محاسباتی، توسط نرم افزار فلوئنت برای دو حالت جریان سیال کف و انتقال خرده ها با کف انجام پذیرفت. مقایسه نتایج روش عددی با نتایج آزمایشگاهی برای جریان کف، خطای نسبی کمتر از 11% را نشان داد. مقایسه نتایج با مقادیر آزمایشگاهی برای انتقال خرده ها، خطای نسبی کمتر از 8% نشان می دهد. با توجه به نتایج حاصله، مدل رئولوژیکی قانون توان در شبیه سازی عددی انتقال خرده ها در حالت فضای حلقوی شیب دار نتایج دقیق تری ارائه می دهد. با توجه به نتایج حاصل در این مطالعه، روش های شبکه عصبی و دینامیک سیالات محاسباتی با قابلیت اطمینان خوبی، می توانند در مدل سازی انتقال خرده ها بکار روند.