Stanowisko do badania wpływu warunków panujących w odwiercie na proces cementowania – koncepcja i symulacje.

Prowadzone są prace nad zaprojektowanie i zbudowaniem stanowiska odwzorowującego przestrzeń pierścieniową otworu wiertniczego. Na stanowisku przeprowadzane będą badania wpływu takich parametrów jak:

  • przewężenia w odwiercie
  • nierozdrobniony materiał skalny
  • ruch obrotowy i posuwisto-zwrotny wewnętrznej rury w czasie przemywania cementowania
  • użycie turbulatora
  • itp.

na jakość i stopień związania cementu w otworze.

Stanowisko będzie pracowało w dwóch konfiguracjach. W pierwszej konfiguracji, z przezroczystą zewnętrzną rurą, używana będzie kamera oraz zestaw czujników w celu zbadana wpływu warunków w odwiercie na proces wypłukiwania płuczki wiertniczej z przestrzeni międzyrurowej. W drugiej konfiguracji, ze stalową zewnętrzną rurą, przestrzeń międzyrurowa będzie cementowana. Następnie jakość zacementowania będzie badana z użyciem tomografu rentgenowskiego.

Na podstawie przeglądu literatury (zbliżonych przypadków badania przepływu w przestrzeni pierścieniowej) oraz posiadanej wiedzy zespół ustalili poniższy schemat stanowiska badawczego.

schemat_koncepcyjny

Stanowisko zakłada wykorzystanie elementów i urządzeń pomiarowych :

  • Zewnętrzna rura (przezroczysta) o średnicy wewnętrznej 100mm i długości 1,5 m (materiał polimetakrylan metylu (PMMA)) – do badania zjawiska wypierania płuczki z przestrzenia pierścieniowej
  • Zewnętrzna rura o średnicy wewnętrznej 100mm i długości 1,5 m (materiał: stal P110 lub aluminium) – do badania jakości zacementowania
  • Wewnętrzna rura o średnicy zewnętrznej 70 mm i  długości 1,5 m (materiał: stal P110 lub aluminium)
  • Przepływomierz ultradźwiękowy do montażu zewnętrznego – W celu odczytania natężenia przepływu badanej cieczy
  • Konduktometry – Pozwalające na określenie stopnia wymieszania się płynów w przestrzeni pierścieniowej, poprzez zebranie danych nt. przewodnictwa w określonych pkt odcinka pomiarowego
  • Czujniki ciśnienia
  • Kamera
  • Zbiorniki na ciecze zasilające oraz ciecz zużytą
  • Pompa
  • Kontroler pracy pompy
  • Silnik pozwalający na obracanie wewnętrznym cylindrem

W celu wyznaczenia wymaganych parametrów pompy użytej przy stanowisku wymagana była symulacja przepływu cementu (najbardziej lepka z używanych cieczy) przez stanowisko. W tym celu planowana geometria została wprowadzona przy użyciu programu Design Modeller.

geometria

Dodatkowo zaprojektowany został turbulator, ponieważ będzie on miał istotny wpływ na przepływ.

turbulator

Na podstawie powyższych geometrii stworzona została domena płynu. Która następnie została zasiatkowana z użyciem programu ANSYS Mechanical.

domenaplynuzmeszowana

Następnie na podstawia przeglądu literaturowego dobrane zostały parametry reologiczne cementu do symulacji.

Symulacje przepływu przeprowadzone zostały w programie ANSYS Fluent przy prędkości przepływu 300l/m. Wyniki rozkładu ciśnień wewnątrz przestrzeni pierścieniowej przedstawione zostały poniżej.

ciśnienie

Wyznaczone zostały także prędkości i kierunki przepływu medium:

przeplyw

Na podstawie symulacji ustalono, że maksymalne ciśnienie (na wlocie stanowiska) przy założonej prędkości przepływu 300l/m ~1.7 bar. Znając wymagane ciśnienie robocze pompy przystąpiono do doboru urządzenia.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *