مطالعه آزمایشگاهی عملیات حفاری از طریق بررسی پارامترهای اثرگذار بر انرژی ویژه حفاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3 دانشگاه صنعتی امیرکبیر دانشکده معدن و متالورژی

4 دانشکده مهندسی نفت امیرکبیر

5 دانشکده متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

10.22107/jpg.2021.241713.1126

چکیده

وزن روی مته، سرعت چرخش آن و دبی سیال حفاری سه پارامتر تاثیرگذار عملیاتی در مطالعه انرژی ویژه حفاری و اندازه کنده‌های حفاری می‌باشند. در این مطالعه تلاش شده تا با استفاده از یک شبیه ساز عملیات حفاری، میزان انرژی الکتریکی مصرفی برای حفاری قالب‌های استوانه‌ای سیمانی با فرمولاسیون، طول و قطر مشخص در شرایط مختلف عملیاتی، اندازه گیری شود و در نهایت رابطه‌ ای برای انرژی ویژه، نرخ نفوذ و گشتاور اعمالی ارائه شود. مقدار d50 برای هر نمونه مشخص شد. با افزایش سایز خرده های حفاری مقدار انرژی ویژه کاهش یافته اما رفته رفته با بیشتر شدن سایز آنها از مقدار بهینه، میزان تابع هدف افزایش یافته است و میتوان روند ارتباط بین این دو پارامتر را با معادله درجه دومی نشان داد که اکسترمم آن، شرایط بهینه حفاری است. دبی سیال بیشترین اثر را بر سایز ذرات، نرخ نفوذ، گشتاور اعمالی و انرژی ویژه از خود نشان میدهد. افزایش بار روی مته و دبی سیال سبب افزایش سایز خرده های حفاری شده اما با افزایش دور مته عمدتاً سایز ذرات کاهش می یابد. در نمودار انرژی ویژه، نقطه اکسترممی در هر نمودار وجود دارد که پس از نقطه مذکور در اثر زیاد شدن دبی سیال و سرعت چرخش مته، انرژی ویژه حفاری از حالت بهینه خارج شده و رو به فزونی می‌گذارد. نمودار انرژی ویژه و گشتاور اعمالی نیز دارای یک نقطه کمینه است و پس از نقطه کمینه در اثر افزایش گشتاور اعمالی انرژی ویژه حفاری افزایش می‌یابد. تاثیر نرخ نفوذ بر انرژی ویژه نیز به گونه‌ایی است که پس از یک نقطه کمینه تاثیر مثبت افزایش نرخ نفوذ بر کاهش انرژی ویژه از بین رفته و مصرف انرژی حدوداً ثابت خواهد شد.

کلیدواژه‌ها