مطالعه آزمایشگاهی تأثیر نرخ نفوذ سرمته و خواص ظاهری کنده های حفاری بر شاخص تمیزکاری چاه‌های جهت‌دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری؛ دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشگاه صنعتی امیرکبیر دانشکده معدن و متالورژی

3 دانشیار دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر

4 استادیار دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

به دلیل اهمیت ارتباط نرخ نفوذ حفاری و تمیزکاری چاه­های جهت‌دار در کاهش هزینه­های عملیات حفاری، با استفاده از یک دستگاه شبیه‌ساز حفاری جهت­دار، بعد از تعیین زاویه بحرانی، ارتباط این شاخص با پارامترهای مؤثر بر نرخ نفوذ و خصوصیات ظاهری کنده­های تولیدی از قبیل اندازه، شکل و جنس تعیین می­شود. کنده‌های حفاری استفاده شده در این مطالعه آزمایشگاهی، همگی دارای توزیع اندازه مشخصی بوده و در سه جنس ماسه، آهک و سیلیس تست ‌شده‌اند. نتایج این مطالعه بیان می‌کند که استفاده از سرمته­هایی که سنگ را به‌صورت پودری شکل درمی‌آورند، شاخص تمیزکاری را به‌شدت بهبود خواهند داد. اثر وزن اعمالی بر رشته حفاری تا یک نقطه خاصی بوده و بعد از آن شاخص کاهش خواهد یافت. چرخش رشته حفاری نیز رفتار مشابهی را خواهد داشت. نقطه انتهایی و طول بستر کنده‌ها رفتار مشابهی داشتند. کنده‌هایی با چگالی بیشتر ولی اندازه کوچک‌تر شاخص تمیزکاری بهتری را نسبت به کنده‌هایی با دانسیته کمتر ولی اندازه بزرگ‌تر خواهند داشت. همچنین در مواقعی که با توزیع اندازه ذرات مواجه هستیم، اثر شکل ذرات قابل توجه می­باشد.

کلیدواژه‌ها


Baldino, S., Ozbayoglu, E., Miska, S., Takach, N., May, R., & Clapper D. (2015). Cuttings settling and slip velocity evaluation in synthetic drilling fluids. Paper presented at the 12th Offshore Mediterranean Conference and Exhibition in Ravenna, Italy.
Bizhani, M., & Kuru. E. (2015). Hole Cleaning Performance of Water vs. Polymer-Based Fluids Under Turbulent Flow Conditions. Paper presented at the SPE, Alberta, Canada.
Bourgoyne, A.T., Millheim, K.K., Chenevert, M.E., & Young, F.S. (1986). Applied drilling engineering.
Bingham, G. (1965). A new approach to interpreting rock drillability. Technical manual reprint, oil and gas journal, 1965. P93.
Davidson, J., Dearing, H., Jones, C.S., & Shipman, J. (2016). Improved Drilling Performance in Extended Horizontals Using Clean Brines in the Williston Basin. Paper presented at the IADC/SPE, Texas, USA.
Egenti, N.B. (2014). Understanding Drill-cuttings Transportation in Deviated and Horizontal Wells. Paper presented at the SPE-172835-MS, Lagos, Nigeria.
Fazaelizadeh, M. (2016). Advanced drilling bit course, Tehran, Iran.
Kim, Y.J., Yoon, C.H., Park, Y.C., Park, J., Kang, J.S., Kwon, S.K., & Hwang, Y.K. (2008, January). A Study on the Rotating Flow in an Annulus. In The Eighteenth International Offshore and Polar Engineering Conference. International Society of Offshore and Polar Engineers.
Mitchell, R.F., & Miska, S. (2011). Fundamentals of drilling engineering, Society of Petroleum Engineers.
Mingqin Duan, S.M., Yu, M., Takach, N., Ahmed, R.M., & Zettner, a.C. (2009). Critical Conditions for Effective Sand-Sized-Solids Transport in Horizontal and High-Angle Wells. SPE Drilling & Completion.
Mingqin Duan, S.M., Yu, M., Takach, N., Ahmed, R.M., & Zettner, a.C.(2007). Critical Conditions for Effective Sand-Sized Solids Transport in Horizontal and High-Angle Wells. Paper presented at the SPE 106707, Oklahoma, U.S.A.
Mingqin Duan, S.M., Yu, M., Takach, N., Ahmed, R.M., & Zettner, a.C.(2008). Transport of Small Cuttings in Extended-Reach Drilling. SPE.
Mohammadsalehi, M., & Malekzadeh, N. (2011, January). Optimization of hole cleaning and cutting removal in vertical, deviated and horizontal wells. In SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers.
Nazari, T. (2010). Review of Cuttings Transport in Directional Well Drilling- Systematic Approach. Paper presented at the SPE, Anaheim, California, USA.
Nabe’ei, M. (2015) Drilling bit engineering.Drilling employee group.
Peker, S.M., & Helvaci, S.S. (2011). Solid-liquid two phase flow. Elsevier.
Pfleider, E.P., & Blake, R.L. (1953). Research on the cutting action of the diamond drill bit. Mining Engng, 5, 187-195.
Rabia, H. (1985). A unified prediction model for percussive and rotary drilling. Mining Science and Technology, 2(3), 207-216.
Rodriguez Corredor, F.E., Bizhani, M., & Kuru, E. (2016). Experimental investigation of cuttings bed
erosion in horizontal wells using water and drag reducing fluids. Journal of Petroleum Science and Engineering, 147, 129-142.
Skalle, P. (2010). Drilling fluid engineering. Bookboon.Chicago.
Skalle, P. (2013). Drilling fluid engineering. Bookboon. Chicago.
Somerton, W.H. (1959). A laboratory study of rock breakage by rotary drilling.
Teale, R. (1965, March). The concept of specific energy in rock drilling. In International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts (Vol. 2, No. 1, pp. 57-73). Pergamon.
Valluri, S.G., Miska, S.Z., Yu, M., Ahmed, R.M., & Takach, N. (2006, January). Experimental study of effective hole cleaning using" sweeps" in horizontal wellbores. In SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers.
Wang, Z.m., Guo, X.l., Li, M., & Hong, Y.k. (2009). Effect of drill pipe rotation on borehole cleaning for extended reach well. Journal of Hydrodynamics, 21(3).