№73-18
Математичне моделювання пульсацій у промивальній рідині
В.Я. Грудз1, І.Ф. Дудич1
1 Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Івано-Франківськ, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2023, 73:197-207
https://doi.org/10.33271/crpnmu/73.197
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета. Покращення ефективності очищення свердловин від вибуреної породи під час застосування пульсуючої течії промивальної рідини шляхом дослідження впливу концентрації шламу та віддалі від джерела імпульсів на параметри її коливання.
Методика дослідження. На основі проведеного аналізу особливостей процесу промивання свердловин, можливості застосування нерівномірної течії бурового розчину, створеної за рахунок пульсації тиску рідини на вибої свердловини проведено математичне моделювання пульсацій в двофазному середовищі течії промивальної рідини із вибуреною породою. Для побудови математичної моделі коливальних вібрацій поставлено початкову та крайові умови для розв’язку однорідного хвильового рівняння третього порядку. Розв’язок рівняння реалізується за допомогою метода Фур’є. За результатами проведених аналітичних розрахунків складено програму у середовищі «JavaScript» для дослідження впливу концентрації шламу та віддалі від джерела імпульсів на параметри коливання.
Результати дослідження. З використанням розробленої програми досліджено залежність зміни власного віброзміщення двофазного середовища від часу при змінні концентрації шламу від 0 до 13 % у промивальній рідині, та змінні віддалі від джерела імпульсів від 1 до 1000 м. Встановлено, що віброзміщення в часі являє собою синусоїдну криву із певним періодом. Встановлено, що частота пульсацій з віддаллю від джерела імпульсів зменшується в гіперболічній залежності внаслідок затухання в двофазному середовищі. Встановлено, що поширення пульсацій ефективно здійснюється на віддаль до 300 м від джерела імпульсів. Досліджено вплив концентрації шламу в промивальній рідині на частоту пульсації.
Наукова новизна. Створено математичну модель процесу виносу частинок гірської породи по кільцевому простору свердловини пульсуючим потоком промивальної рідини.
Практичне значення. Розроблено програмне забезпечення, для оцінки впливу концентрації шламу та віддалі від джерела імпульсів на параметри коливання, що дозволить оцінити та покращити процес очищення свердловин пульсуючим потоком промивальної рідини.
Ключові слова: свердловина, математичне моделювання, промивальна рідина, гірська порода, пульсації, віброзміщення, вибій, концентрація шламу.
Перелік посилань
1. Карпенко, О., Михайлов, В., & Карпенко І. (2015). До прогнозу освоєння вуглеводневих ресурсів східної частини ДДЗ. Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка, 1(68), 49-54.
2. Гутак, О. І. (2013). Сучасний стан технологій та технічних засобів в області імпульсно-хвильових методів дії на продуктивні пласти. Нафтогазова енергетика, 2(20), 19-29.
3. Тарко, Я. Б. (2001). Аналіз гідродинамічних методів впливу на привибійну зону пласта. Розвідка і розробка нафтових і газових родовищ, (38), 128-133.
4. Чернов, Б. О., & Западнюк, М. М. (2012). Оцінка техніко-економічних показників сучасних методів підвищення проникності привибійної зони пласта та розробка технічних засобів інтенсифікації свердловин гідроакустичним методом. Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ, 1(42), 46–56.
5. Зайончковський, Г. Ф., Власов, А. С., Радченко, В. Ю., & Тарасенко, Т. В. (2010). Очищення внутрішньої поверхні трубопроводу від забруднень. Наукоємні технології, 1(5), 32–35.
6. Андрущенко, В., Курганський, В., Тішаєв, І., & Бугрій, В. (2010). Нові технології в промисловій геофізиці. Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка, (48), 35–39.
7. Kozhevnikov, A. (2014). Impulse technologies of borehole drilling – technologies of XXI century. Progressive technologies of coal, coalbed methane, and ores mining, (1), 175-181.
8. Bizanti, M. S. (1990). Jet pulsing may allow better hole cleaning. Oil Gas J, 88(2), 67–68.
9. Zhao, H., Shi, H., Huang, Z., Chen, Z., Gu, Z., & Gao, F. (2022). Mechanism of Cuttings Removing at the Bottom Hole by Pulsed Jet. Energies, 15(9), 3329.
https://doi.org/10.3390/en15093329.
10. Возний, В. Р., Фем'як, Я. М., & Яремійчук Р. С. (2009). Руйнування гірських порід при бурінні свердловин з використанням кавітаційно-пульсаційних технологій. Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ, 2(31), 5-9.
11. Fu, J., Li, G., Shi, H., Niu, J., & Huang, Z. (2012). A Novel Tool To Improve the Rate of Penetration--Hydraulic-Pulsed Cavitating-Jet Generator. SPE Drilling & Completion, 27(03), 355-362.
https://doi.org/10.2118/162726-PA.
12. Li, G., Shi, H., Niu, J., Huang, Z., Tian, S., & Song, X. (2010). Hydraulic Pulsed Cavitating Jet Assisted Deep Drilling: An Approach To Improve Rate Of Penetration. International Oil and Gas Conference and Exhibition in China. Society of Petroleum Engineers.
https://doi.org/10.2118/130829-MS
13. Cui, L., Zhang, F., Wang, H., Ge, Y., Zhuo, L., & Li, H. (2012). Development and application of adjustable frequency pulse jet generating tool to improve rate of penetration in deep wells. IADC/SPE Asia Pacific Drilling Technology Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers.
https://doi.org/10.2118/155799-ms
14. Shi, H., Li, G., Wang, X., & Shen, Z. (2010). Improving the rate of penetration by hydraulic pulsating-cavitating water jet under-balance pressure drilling. Petroleum Exploration and Development, 37(1), 111–115.
15. Яремійчук, Р.С., Фем'як, Я.С., Возний, В.І., Лотовський, І.В., Іткін, О.Ф., Гольденберг, А.М.,& Дьомін, Ю. М. (2009). Інструмент для буріння свердловин (Патент України № UA 85247).
