تحلیل پایداری دیواره چاه‌ ها در طول حفاری جهت‌دار افقی

قیمت: 38,000 تومان

دانلود رایگان مقاله

خرید ترجمه مقاله

عنوان فارسی

تحلیل پایداری دیواره چاه‌ ها در طول حفاری جهت‌دار افقی

عنوان لاتین

Stability analysis of a borehole wall during horizontal directional drilling

در این مقاله، استراتژی شبیه‌سازی عددی بیان‌شده است و تحلیل عددی برای بررسی پایداری دیواره‌ چاه‌ ها در طول حفاری جهت‌دار افقی در شن و ماسه روان با تاکید بر نقش فیلتر لجن در پایداری دیوار چاه‌ ها اجرا شده‌است. دو سناریوی محاسباتی، یکی در حضور فیلتر لجن و یکی در عدم حضور فیلتر لجن در دیواره چاه‌ ها، با بررسی هردو شرایط چاه‌ های کم عمق و عمیق بررسی شده‌ اند. در مواردی که هیچ فیلتر لجنی وجود ندارد، تحلیل تعامل سیال حفاری خاک نشان‌می‌دهد که حتی اگر فشار سیال‌حفاری شده پایین باشد بدلیل سرعت زه‌کشی سیال‌حفاری‌ در شن و ماسه شل، فشار موثر برروی ذرات خاک سریعآ به صفر کاهش می‌یابد. این مسئله با معیار روانگرایی سیالات کلاسیک تطابق دارد، که نشان‌می‌دهد فروریختن خاک مبتنی بر جریان سیالات و خشک‌کردن حتی در فشار سیال‌حفاری بسیار پایین رخ می‌دهد، اگر فیلتر لجن شکل نگرفته باشد. نفوذپذیری خاک برروی فشار منفذی تاثیر می‌گذارد و انتقال به جریان ثابت نیز مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در سناریوی دوم که در آن یک فیلتر لجن وجود دارد، یک شکست هیدرولیکی حول دیوارهای‌چاه دیده می‌شود، که به دلیل بسط مناطق عملکرد است. اندازه منطقه عملکرد و فشار سیالات حفاری بحرانی در حرکت شکست شکاف‌ هیدرولیکی از تحلیل عناصر محدود و راه‌حل‌هایی با فرم بسته محاسبه می‌شود، که براساس تئوری شکل‌پذیری کلاسیک است. فشار سیالات بحرانی از تحلیل عناصر محدود و راه‌حل‌های با فرم‌بسته بسیار نزدیک به هم است، اما یک تفاوت بزرگ بین اندازه منطقه عملکرد آن‌ها وجود دارد.

In this paper, numerical simulation strategies are proposed and numerical analyses are performed to investigate the stability of a borehole wall during horizontal directional drilling in loose sand with an emphasis on the role of the filter cake in borehole stability. Two computational scenarios, one in the absence of a filter cake and one with the presence of a filter cake in a borehole wall, are investigated by considering both deep and shallow borehole situations. In the case where no filter cake is formed, the soil–drilling fluid interaction analysis shows that the effective pressure on soil particles will quickly decrease to zero even at a low drilling fluid pressure because of the rapid drainage of the drilling fluids into the loose sands. This conforms to the classical liquefaction criterion, indicating that static (flow) liquefaction-based soil crumbling and sloughing will occur even at a very low drilling fluid pressure if an effective filter cake is not formed. Soil’s permeability effect on pore pressure and the transition to a steady flow are also studied. In the second scenario in which a filter cake is formed, the hydraulic fracture failures around the bores are investigated, which are caused by the expansion of the yielding zones. The yield zone sizes and critical drilling fluid pressures at the moment of hydraulic fracturing failure are calculated from the finite element analyses and the closed-form solution, which is based on classical plasticity theories. The critical fluid pressures from the finite element analyses and the closed-form solutions are very close, but there is a large discrepancy between the yield zone sizes