Wybrane aspekty inżynierii cieczy plastycznolepkich stosowanych w technologiach wiertniczych

Abstract

The aim of the thesis was determining dependences for Herschel-Bulkley rheological model to be applied to technological drilling fluids. Its realization lied in introducing necessary mathematical formulae, and working out a research stand for laboratory evaluation of hydromechanical effects taking place in the analyzed fluids. The algorithms developed out in the thesis enabled determining rheological parameters of the Herschel-Bulkley model and calculating fluid flow resistance in the specific places of the circulation system of the borehole. Then followed methodics of determining equivalent viscosity, general Reynolds number and Fanning friction loss factor. Based on the laboratory tests and analyses of the obtained results, numerical programs were elaborated. They aided both identification of a rheological model which best describes real drilling fluid, and facilitated calculation of fluid resistances in the circulation system o a borehole. Finally, the author proves the thesis that: „Herschel-Bulkley fluid model most accurately describes drilling fluids and should be applied in industrial conditions".

Celem pracy było wyznaczenie zależności niezbędnych do zastosowania Teologicznego modelu Herschela-Bulkleya w odniesieniu do wiertniczych cieczy technologicznych. Podstawą jego realizacji było wyprowadzenie niezbędnych formuł matematycznych oraz opracowanie i wykonanie stanowiska badawczego umożliwiającego przeprowadzenie badań laboratoryjnych w aspekcie oceny efektów hydromechanicznych zachodzących w badanych cieczach. W pracy zostały opracowane algorytmy umożliwiające wyznaczanie parametrów Teologicznych modelu Herschela-Bulkleya oraz pozwalające na obliczanie oporów przepływu cieczy w poszczególnych elementach systemu cyrkulacyjnego otworu wiertniczego. Następnie została przedstawiona metodyka wyznaczania lepkości ekwiwalentnej, uogólnionej liczby Reynoldsa oraz współczynnika strat na tarcie Fanninga. W wyniku przeprowadzonych badań laboratoryjnych oraz analizy uzyskanych wyników opracowano programy numeryczne wspomagające zarówno proces identyfikacji modelu reologicznego najlepiej opisującego rzeczywistą ciecz wiertniczą jak i umożliwiające obliczanie dla niej oporów przepływu w systemie cyrkulacyjnym otworu wiertniczego. W wyniku realizacji pracy została udowodniona teza że: „Model cieczy Herschela-Bulkleya najdokładniej opisuje ciecze wiertnicze i powinien być stosowany w praktyce przemysłowej".