Hydraulic optimization of foam drilling
Köpük sondajı hidrolik optimizasyonu
- Tez No: 259211
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EVREN ÖZBAYOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Petroleum and Natural Gas Engineering
- Anahtar Kelimeler: Sondaj Sıvısı, Düşük Basıçlı Sondaj, Köpük, Hidrolik Optimizasyon, Drilling Fluid, Underbalanced Drilling, Foam, Hydraulic Optimization
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Sondaj sıvıları, sondaj operasyonlarının her aşamasını etkilerler. Eğer sondaj kulesi insan vücudu gibi düşünülürse, sondaj çamuru bu sistemin kanı olarak tanımlanabilir. Sondaj sıvısının; kesintileri taşımak, matkabı soğutmak, kuyuyu kondüsyona sokmak gibi pek çok önemli görevleri vardır. Farklı sondaj sıvıları, düşük basınçlı sondaj gibi özel durumlarda kullanılabilirler. Düşük basınçlı sondaj; formasyon kirlenmesi, kaçak durumlarını engellemek ve sondaj hızını arttırmak gerektiği zamanlarda tercih edilir. 1980'lerden beri köpük bu tür sondajlarda kullanılmakta olup, hidrolik optimizasyonu için bazı modeler bulunmaktadır.Bu çalışmada, köpüğün, hacimsel akış debisi yerine, kütlesel akış debisi göz önünde bulundurularak matematiksel bir model geliştirildi. Matkapta oluşacak en yüksek hidrolik beygir gücüne, kütlesel akışa bağlı olarak ulaşıldı. Bu şekilde, gaz ve sıvı fazlar için optimum hacimsel akış debileri ve nozzle ölçüleri hesaplandı.Bu matematiksel modele dayalı bir bilgisayar programı yazılarak, literatürdeki veriler ile karşılaştırıldı. Bu program köpüğün sıkıştırılabilirliğini, sondaj dizisi içindeki, matkapdaki ve açık kuyudaki basınç kayıplarını göz önünde bulundurmaktadır. Açık kuyu çapı, sondaj dizisi özellikleri, formasyon basınç ve sıcaklıkları ve maksimum giriş basınçları girdi olarak kullanılmaktadır. Bu verilere dayanarak, statik ters basınç, sistemdeki basınç kayıpları, kalite ve hız gibi kuyu dibi köpük özellikleri, optimum sıvı ve gaz akış debileri çıktı olarak hesaplamaktadır.Sonuçlara göre artan kuyu çapı ve formasyon basıncıyla sıvı ve gaz debileri de arttırılmalıdır. Ayrıca, kuyu çapı ve formasyon basıncı arttıkça sürtünmeden kaynaklanan basınç kayıplarının da arttığı görülmüştür. Formasyon sıcaklığındaki düşüşün köpük kalitesininde azalmasına sebep olacağı görülmüştür. Sıcaklık değişimleri köpük debisinde ise önemli bir değişiklik yaratmamaktadır.Önerilen model ve literatürdeki benzer çalışmaların karşılaştırılması uyumlu sonuçlar vermiştir. Ancak optimizasyon kriterleri ve varsayımlar diğer modellerden farklı olduğu için, sonuçların bire bir uyumu söz konusu değldir. Bu çalışmanın sonuçları, sondaj sıvısı olan köpüğün kütle akışına bağlı olarak optimizasyonunda kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
In drilling, drilling fluid affects every single step of operation. If rig system is thought as the human body, drilling mud can be defined as the blood system of it. Drilling fluid carries the cuttings, cools the bit, it conditions the hole and so on. Some special kinds of drilling fluids are used for special purposes such as underbalanced drilling. Underbalanced drilling is generally used to prevent formation damage, lost circulation and to increase the penetration rate.Since 1980?s foam is used as drilling fluid for underbalanced drilling purposes and there are some models for bit hydraulic optimizations.In this study, mathematical model has been derived considering not the volumetric flow rate but the mass flow rate of the foams. Maximum hydraulic horse power at the bit is determined as a function of mass flow rate. Using this concept, optimum volumetric flow rates for liquid and gas phases as well as optimum nozzle size are determined.Using this mathematical model, a computer program is developed for comparing the results with the existing data available in the literature. It accounts for the compressibility of foam and pressure losses inside the drill string, bit and annulus. Hole size, drill-string properties, formation temperature and pressure, maximum inlet pressure are used as input parameters. Program calculates static back pressure, pressure losses in the whole system, bottom hole foam properties such as quality and velocity and optimum liquid and gas flow rates which are the key parameters of foam drilling optimization.Results show that liquid and gas rates should be increased with increasing hole size and formation pressure. Increasing temperature gradient causes a minimal decrease on foam rate properties. In addition, pressure losses due to friction increases with increasing hole size and formation pressure. Decrease in formation temperature also decreases the foam quality. Changes in temperature gradient causes minimal changes on foam rate properties.Comparisons of the proposed model with other models from the literature also gave good match. The optimization criteria and assumptions are differing from the existing models. As a result the comparison does not have to one to one match with the others. The results from this study may be used for optimization of flow rate of foam as drilling fluid based on mass flow.
Benzer Tezler
- Design and optimization of propeller of submersible mixer for biogas plants
Biyogaz tesislerinde kullanılan dalgıç karıştırıcıların pervane tasarımı ve optimizasyonu
UTKU KÖSE
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL BÖĞREKCİ
- Elektrikli araçlar için lityum iyon batarya paketinin termal yönetimi
Thermal management of lithium-ion battery pack for electric vehicles
ZİYAETTİN ATILGAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEMİL YİĞİT
- Taşıt koltuklarının düşey titreşim konforu açısından değerlendirilmesi
Vertical vibration comfort evaluaitons of road vehicles
ERSİN DEMİRDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET GÜNEY
- Kentsel yağmur suyu ve kanalizasyon sistemlerinin optimizasyonu
Optimization of urban stormwater and sewage systems
TÜLİN ÇETİN
Doktora
Türkçe
2014
İnşaat MühendisliğiCelal Bayar Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. MEHMET ALİ YURDUSEV
- Design and optimization of hydraulic actuator used in jet fighter
Jet uçağında kullanılan hidrolik aktüatörün tasarımı ve optimizasyonuu
AHMET DENİZCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATİCE SEÇİL ARTEM