Математичне моделювання пульсацій у промивальній рідині

В.Я. Грудз; І.Ф. Дудич

doi:10.33271/crpnmu/73.197

Authors

В.Я. Грудз Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Івано-Франківськ, Україна Author
І.Ф. Дудич Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Івано-Франківськ, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/73.197

Keywords:

well, mathematical modeling, drilling fluid, rock, pulsations, vibration displacement, bottom hole, cuttings concentration

Abstract

Purpose. To improve the efficiency of cleaning wells from drilled rock by using a pulsating flow of drilling fluid. to study the effect of cuttings concentration and distance from the pulse source on the parameters of its oscillations. The methods. Based on the analysis of the peculiarities of the well flushing process, the possibility of using an uneven flow of drilling mud created by fluid pressure fluctuations at the bottom of the well mathematical modeling of fluctuations in the two-phase environment of the flow of drilling fluid with drilled rock was carried out. In order to construct a mathematical model of oscillatory vibrations, the initial and boundary conditions for solving the homogeneous wave equation of the third order are set. The solution of this equation is realized using the Fourier method. Based on the results of the analytical calculations, a program in the JavaScript environment was developed to study the effect of cuttings concentration and distance from the pulse source on the vibration parameters. Findings. Using the developed program, the dependence of the change in the intrinsic vibration displacement of a two-phase medium on time was investigated when the cuttings concentration varies from 0 to 13 % in the drilling fluid and the distance from the pulse source varies from 1 to 1000 m. It was found that the vibration displacement in time is a sinusoidal curve with a certain period. It was found that the pulsation frequency decreases in hyperbolic dependence with distance from the pulse source due to attenuation in a two-phase medium. It was found that pulsations propagate effectively at a distance of up to 300 m from the pulse source. The effect of the cuttings concentration in the drilling fluid on the pulsation frequency is investigated. The originality. A mathematical model of the process of rock particles removal through the annular space of the well by a pulsating flow of drilling fluid is created. Practical implementation. Software has been developed to assess the effect of cuttings concentration and distance from the pulse source on the oscillation parameters, which will allow to evaluate and improve the process of well cleaning with a pulsating flow of drilling fluid.

References

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).

Mathematical modeling of pulsations in the drilling

Authors

DOI:

Keywords:

Abstract

References

Downloads

Published

Issue

Section

License