تاثیر متغیرهای رئولوژی و نرخ جریان سیال بر افت فشار در سیستم گردش سیال حفاری

امروزه جهت بهره برداری نفت و گاز ابتدا گروه های اکتشاف، مناطق مورد نظر را شناسایی می کنند و در صورت مشاهده ی لایه های نفتی، با حفر چاه های متعدد بهره برداری از مخازن آغاز می گردد. سیستم گل حفاری، در عملیات حفاری نقش به سزایی ایفا می کند و می توان آنرا به دستگاه گردش خون در بدن تشبیه کرد. سیال حفاری محیط پیوسته ای است که توان تولید شده در پمپ ها را به نوک مته منتقل می کند. در برنامه ریزی سیال حفاری، باید به هیدرولیک آن توجه کرد؛ یعنی باید سرعت گردش سیال، خواص فیزیکی و نوع ذرات جامد معلق در سیال و درصد آنها را طوری درنظر گرفت که توان پمپ ها تنها اندکی تلف شود و بیشتر این توان در مته و برای تمیزکردن ته چاه مصرف گردد.
در این مطالعه هیدرولیک سیال میدان گازی پارس جنوبی از پمپ های حفاری تا خروج از مته، از نظر افت فشار بررسی شده است. در این تحلیل با استفاده از مدل قانون توانی2 سیال (ارتباط بین افزایش تنش برشی و نرخ برشی) به کمک نرم افزار فلوئنت افت فشار در رشته ی حفاری تجزیه و تحلیل شده است. در قسمت اول، نرخ جریان ثابت و متغیرهای رئولوژی سیال حفاری3 متغیر و در قسمت دوم، نرخ جریان متغیر و متغیرهای رئولوژی سیال حفاری ثابت فرض گردیده و افت فشار در سیستم گردش سیال بررسی شده است.
نتایج نشان می دهد در حالتی که گرانروی پلاستیک4 برابر با 15، نقطه ی واروی5 برابر 21 و وزن سیال حفاری6 برابر 2/10 پوند بر گالن است افت فشار در متغیرهای رئولوژی بیشینه است. همچنین با افزایش جریان خروجی پمپ ها از 850 به 1200 گالن در دقیقه افت فشار در سیستم سیال حفاری روند افزایشی دارد. با توجه به محدودیت های فشاری سیستم گردش سیال حفاری و تجهیزات سطحی، امکان افزایش نرخ جریان خارج از مقدار بهینه ی محاسبه شده وجود ندارد.