مدل سازي انتقال حرارت سيال حفاري در حال گردش در چاه نفت

سيال حفاري و كاربرد آن در صنعت حفاري از اهميت ويژه¬اي برخوردار است. سيال حفاري از سطح زمين از طريق لوله حفاري به داخل چاه پمپ شده و بعد از عبور از نازل¬هاي مته از طريق داليز بالا مي¬آيد و در اين مسير با محيط اطراف خود تبادل حرارت مي¬كند. آگاهي دقيق از دماي سيال حفاري در هر نقطه اهميت ويژه اي دارد زيرا تغييرات دمايي اثرات مستقيمي بر رئولوژي سيال، چگالي سيال، طراحي برنامه¬ي سيمان¬كاري و طراحي سيال دارد. در اين پروژه مدل غيرنيوتني بينگهام-پلاستيك به عنوان مدل سيال حفاري در نظر گرفته شده است و بر اساس همين مدل، سيال شبيه سازي شده¬است. پروفايل حرارتي با مدلسازي رياضي بر پايه¬ي قانون بقاي انرژي و معادلات كمكي انتقال حرارت به صورت جابجايي، رسانش و حركت توده¬ي سيال در چاه و سازند ساخته شده است. معادلات با كدنويسي در برنامه ي متلب حل گرديده¬اند و نتايج حاصل از مدل به صورت پروفايل¬هاي دمايي براي هر بخش از چاه نشان داده شده است. در اين شبيه سازي تاثير تغييرات گراديان زمين گرمايي و نرخ چرخش سيال درون چاه مورد بررسي قرار مي¬گيرد. با بررسي نرخ چرخش سيال و شيب گرمايي زمين سيال نتايج زير حاصل شد. با افزايش نرخ چرخش سيال مشاهده شد كه دماي كف چاه كاهش پيدا مي¬كند. همچنين تغيير شيب گرمايي نشان داد كه با افزايش شيب گرمايي زمين، دما در كف چاه افزايش پيدا مي¬كند. براي صحت سنجي مدل، نتايج حاصل از حل عددي با پژوهش-هاي پيشين مقايسه شده كه تطابق خوبي را نشان مي¬دهد.