شبیه‌سازی عددی تشکیل لایه فیلتر کیک روی جداره چاه‌های نفتی با در نظر گرفتن اثر غیرنیوتنی سیال حفاری و خروج از مرکزیت رشته‌حفاری

در این مقاله از یک رویه عددی برای شبیه سازی رشد لایه فیلتر کیک استفاده شده که در آن ابتدا میدان جریان سه بعدی و غیرنیوتنی گل حفاری در فضای حلقوی چاه حفاریِ غیرهم مرکز و با در نظر گرفتن اثر چرخش رشته حفاری با استفاده از روش تفاضل محدود و با به کارگیری دستگاه مختصات دوقطبی محاسبه شده و پس از تعیین سرعت نفوذ صافاب به درون سازند با استفاده از معادله دارسی، معادله رشد لایه فیلتر کیک که بر اساس احتمال رسوب ذره به دست می آید با روش رانگ-کوتای مرتبه چهار حل شده است. در این پژوهش تاثیر چرخش، خروج از مرکزیت و شعاع رشته حفاری، شاخص توانی سیال و شعاع ذرات بر ضخامت فیلتر کیک و سرعت نفوذ صافاب بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که در حالت غیرهم مرکز ضخامت کیک در سرعت های چرخش زیاد به علت گردابه به وجود آمده در جریان دالیز تقریباً ثابت می ماند. افزایش خروج از مرکزیت رشته حفاری نه تنها باعث تغییر در پروفیل های ضخامت فیلتر کیک و نفوذ صافاب میشود، بلکه اختلاف بین ضخیم ترین و نازک ترین ناحیه کیک نیز افزایش می یابد. همچنین با افزایش شاخص توانی سیال حفاری و کاهش شعاع ذرات، ضخامت فیلتر کیک افزایش و سرعت نفوذ کاهش می یابد. در نهایت افزایش شعاع رشته حفاری در یک افت فشار محوری ثابت، ضخامت فیلتر کیک را افزایش و سرعت نفوذ صافاب را کاهش می دهد.