A novel rheological and frictional pressure loss equations for non-aqueous based drilling fluid systems by considering the pressure effect
Su bazlı olmayan sondaj akışkanı sistemlerinde basınç etkisini göz önüne alan yenilikçi bir reoloji ve sürtünme basınç kaybı denklemleri
- Tez No: 797850
- Danışmanlar: PROF. DR. MAHMUT PARLAKTUNA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Petroleum and Natural Gas Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- 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: 205
Özet
Su bazlı olmayan sondaj çamurları (NAF) bünyesinde sentetik bazlı (SBM) ve petrol bazlı (OBM) sistemleri barındırmaktadır. NAF sistemleri; yüksek yağlama, yüksek korunma mekanizması, yüksek sıcaklıkta kararlılık ve kuvvetli kuyu stabilitesi sağlama özelliklerinden dolayı operasyonel olarak daha çok tercih edilir. NAF sistemleri sıkıştırılabilen akışkanlar olduklarından akış karakterleri basınca bağlı olarak değişim gösterir. Bu çalışmada, sabit sıcaklık koşullarında basıncın etkisi az sıkıştırılabilir sondaj sıvılarının akış davranışlarında deneysel ve teorik olarak gerçekleştirilmiştir. Dizel ve sentetik bazlı örnekler az sıkıştırılabilir sistemler, su bazlı çamurlar sıkıştırılamayan sondaj sıvıları olarak kullanılmıştır. Reolojik testler Anton Paar-302 yüksek basınç yüksek sıcaklık (YBYS) reometresinde gerçekleştirilmiştir. Basınca bağlı temel stres denklemleri önerilmiş ve teorik çalışmada sürtünme basınç kaybı hesaplama metodolojisi reolojik denklemlere bağlı olarak geliştirilmiştir. Reoloji parametre analizinin gösterdiği üzere Akışkan Akışı Davranış Endeksi (m parametresi), basınç değişimi ile değiştirilemez. Fakat hem Akma Gerilimi ya da noktası – τy, hem de Kıvam Endeksi (K parametresi) basınç değişimine fazlasıyla bağımlıdır. Önerilen yapısal stres denklemlerine dayalı şekilde elde edilen hidrolik hesaplamalar, gerçek saha uygulamalarıyla doğrulanmıştır. Sondaj akışkanı sistemi kayma incelmesi deformasyon davranışına sahip bir akma karakteri göstermiştir. Saha ölçümleri iki farklı akış hızında, basınç okumalarıyla beraber alınmıştır. Annüler geometrideki model hesaplamaları, on-bottom basınç değerlerini çok düşük bir mutlak fark ile olduğundan sadece biraz fazla tahmin etmiştir. Petrol (sürekli faz) yüzdesi, su (brine) yüzdesine göre hacimsel olarak arttırıldığı zaman, reolojik parametreleri basınç domine etmektedir. Yani akış için stres gereksinimleri, su-bazlı-olmayan sondaj akışkanı sistemleri için daha yüksek seviyededir. Petrol/su (O/W) oranı, akma gerilimi değerini yüksek oranda etkiler. O/W oranı düşürüldüğünde daha yüksek akma gerilimi değerleri gözlenmiştir. Aynı deneysel koşullarda, sistemdeki Barit miktarı arttırıldıkça hem akma gerilimi hem de kıvam endeksi yükselmektedir. Daha yüksek çamur ağırlıklarında, her ne kadar sıkıştırılabilir akışkan miktarı göreceli olarak düşmüş olsa da basıncın yüzdesel artışı τy ve K reolojik parametreleri için katı madde etkisi sebebiyle daha fazladır.
Özet (Çeviri)
Non-aqueous conventional drilling fluid systems (NAF) are preferred due to lubricity effect, high inhibitive characteristic and temperature-rheological stability in deep formations. However their flow characteristics prone to change with pressure due to slightly compressibility nature of them. This study is designed to investigate the effect of pressure on the flow characteristics of sightly compressible drilling fluids, both experimental and theoretical work, at constant temperature conditions. Diesel and synthetic based samples are used as slightly compressible systems while water base muds are tested as incompressible drilling fluids. Rheological tests are conducted on Anton Paar MCR-302 high pressure high temperature (HPHT) rheometer. Pressure dependent constitutive stress equations are proposed and based on those rheological equations, frictional pressure loss calculation methodology is developed during the theoretical work. While a difference in pressure doesn't affect Fluid Flow Behaviour Index (m parameter), both the Yield Stress or Point – τy and Consistency Index, (also known as K parameter), are strongly dependent on pressure change as rheological parameter analysis indicates. The hydraulic calculations obtained using the proposed constitutive stress equations were verified through real field application, where the drilling fluid system demonstrated a yield behavior with shear-thinning deformation characteristics. Field measurements were taken at two different flow rates along with pressure readings and when compared to model calculations in the annular geometry, the on-bottom pressure values were slightly overestimated with a negligible difference in absolute terms. When the oil (continuous) fraction of a non-aqueous drilling fluid system is increased in volume relative to the water (brine) phase, pressures shows more effect on the rheological parameters or stress requirements of flow for the non-aqueous based drilling fluid systems. The oil water ratio affects the level of yield stress significantly. When the o/w ratio is reduced, higher yield stress values are observed. Under the same experimental conditions, an increase in Barite content in the system results in the rise of both yield stress and consistency index. On higher mud weights, even though the relatively compressible fluid amount is decreased; the percentage increase of rheological parameters τy and K in terms of pressure is higher due to solid particle effect.
Benzer Tezler
- Synthesis and mechanical properties of self-healing smart hydrogels
Kendi kendini onarabilen akıllı hidrojellerin sentezi ve mekanik özellikleri
ÜMİT GÜLYÜZ
- Different topologies on baroplastics
Farklı topolojilere sahip baroplastikler
ŞEBNEM İNCEOĞLU
Doktora
İngilizce
2010
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN H. ACAR
- Immobilization of lipase on an inorganic support material and polycaprolactone synthesis
Lipazın inorganik taşıyıcıda immobilizasyonu ve polikaprolakton sentezi
CANSU ÜLKER
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Development of multi and double walled carbon nanotubes (CNTs)/ vinylester nanocomposites
Çok ve iki tabakalı karbon nanotüp/ vinilester nanokompozitlerin geliştirilmesi
ABDULLAH TUĞRUL SEYHAN
Doktora
İngilizce
2008
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN TANOĞLU
- Roka tohum gamı kullanılarak oluşturulan düşük yağlı salata sosu emülsiyonunun reolojik karakterizasyonu
Rheological characterization of low-fat salad dressing emulsion using rocket seed gum
CANSU AKGÜL
Doktora
Türkçe
2023
Gıda MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALİH KARASU