Abstract
The poor hole cleaning efficiency could causes many problems such as high torque, drag, poor hydraulics and pipe stuck. These inherent problems result in an avoidable high operation cost which this study tried to address. In this study, the effect of cutting density on hole cleaning efficiency in deviated and horizontal wells was investigated. Experiments were conducted using 40 feet (12 m) long of flow loop made from iron and PVC. However, the test section was made from PVC with (5.1m) long and (4” ID) for outer pipe and (2” OD) inner pipe. The cutting transport ratio (CTR) was determined from weight measurements for each test. Cutting Transport Ratio has been investigated for effects of the following parameters; flow rate, cutting size and density, yield point of drilling mud, and inclination angle. Once the setup was positioned at the desired inclination, the cutting was transported for 3 minutes at a constant flow rate and yield point. The amount of cutting removed during each test was thereafter weighted to determine cutting transport ratio CTR.
The results obtained from this study showed that the cutting density has a slight to moderate effect on hole cleaning efficiency. Also, there was a remarkable improvement in the cutting transport ratio annular velocity and hole inclination angle was increased. However, the yield point (Yp) was negligible at maximum values of annular velocity. Therefore, at high value of yield point the cuttings with large and medium size were transported more than small size. This case is inversed at a low value of Yp. Moreover, for all sizes the heavy cutting transport less than light cutting. Finally, the critical angle was recorded between 65o-75o. Sigma plot 12.5 program has been used to graph all figures in this paper.
The results obtained from this study showed that the cutting density has a slight to moderate effect on hole cleaning efficiency. Also, there was a remarkable improvement in the cutting transport ratio annular velocity and hole inclination angle was increased. However, the yield point (Yp) was negligible at maximum values of annular velocity. Therefore, at high value of yield point the cuttings with large and medium size were transported more than small size. This case is inversed at a low value of Yp. Moreover, for all sizes the heavy cutting transport less than light cutting. Finally, the critical angle was recorded between 65o-75o. Sigma plot 12.5 program has been used to graph all figures in this paper.
Keywords
Cutting transport ratio
Hole cleaning Efficiency
Particle density
Yield point
Abstract
إن كفاءة التنظيف الرديئة لجوف البئر ينتج عنها العديد من المشاكل مثل زيادة عزمي الدوران والسحب, إنخفاض الطاقة الهيدروليكية, وكذلك مشكلة إستعصاء الأنابيب. هذه المشاكل تؤدي الى زياة الكلف التشغيلية الممكن تجنبها والتي حاولت هذه الدراسة معالجتها.خلال هذه العمل تم دراسة تأثير كثافة القطع الصخرية بشكل كامل على كفاءة تنظيف جوف البئر في الأبار المائلة والأفقية.أجريت التجارب باستخدام منظومة مختبرية تم إعدادها لهذا الغرض وبطول 40 قدم (12 م) كمنظومة تدفق و المصنعة من الحديد والبلاستيك. مقطع الأختبار تم إستخدامه من مادة البلاستك وبطول 5.1 م وبقطرداخلي للأنبوب الخارجي 4 إنج, وقطر خارجي للإنبوب الداخلي 2 إنج. إن نسبة نقل القطع الصخرية يتم حسابها عن طريق الوزن أي توزين الكمية الخارجة بعد تجفيفها على الكمية المحقونة أي الكمية الأولية حيث يتم هذه العملية في كل فحص. تم إختبار نسبة نقل القطع الصخرية لتأثير عوامل عدة منها: معدل الجريان,حجم وكثافة القطع الصخرية, نقطة المطاوعة لطين الحفر, وزاوية ميل البئر. طريقة الفحص تتم بتثبيت زاوية الميل ومن ثم معدل الجريان عم طريق الفلوميتر الخاص بقياس معدل التدفق, بعد ذلك يتم حقن الحجم المطلوب من القطع الصخرية داخل مقطع الأختبار بعدها يتم تشغيل المنظومة لمدة 3 دقاائق حيث يتم جمع القطع الصخرية الخارجة خلال ثلاث دقائق وغسلها وتجفيها وتوزينها على الكمية الأصلية لحساب نسبة النقل, وتكون هذه الأختبارات بتثبيت قيمة نقطة المطاوعة للطين.
تشير النتائج التي تم الحصول عليها من هذه الدراسة إلى أن كثافة القطع لها تأثير بسيط إلى متوسط على كفاءة تنظيف جوف البئر. أيضا ، لوحظ تحسن في نسبة نقل القطع الصخرية كلما زادت سرعة الفراغ الحلقي وزادت زاوية الميل. كذلك, بينت النتائج أن القطع الصخر ية ذات الحجوم المتوسطة والكبيرة تنقل بنسبة أكبر من القطع ذات الحجوم الصغيرة عند القيم العالية لنقطة المطاوعة لطين الحفر وتصبح هذه الحالة عكسية عند القيم القليلة لنقطة المطاوعة.بالإضافة الى ذلك,أوضحت النتائج بأن القطع الصخرية ذات الكثافة الكبيرة تنقل بنسية أقل مقارنة بالقطع الصضرية ذات الكثافة القليلة وهذا التأثير لجميع الأحجام المستخدمة. وأخيراً ، لوحظ بأن الزاوية الحرجة واقعة بين 75-65 درجة. تم أستخدمبرنامج Sigma plot 12.5 لرسم جميع الأشكال في هذه الورقة البحثية.
تشير النتائج التي تم الحصول عليها من هذه الدراسة إلى أن كثافة القطع لها تأثير بسيط إلى متوسط على كفاءة تنظيف جوف البئر. أيضا ، لوحظ تحسن في نسبة نقل القطع الصخرية كلما زادت سرعة الفراغ الحلقي وزادت زاوية الميل. كذلك, بينت النتائج أن القطع الصخر ية ذات الحجوم المتوسطة والكبيرة تنقل بنسبة أكبر من القطع ذات الحجوم الصغيرة عند القيم العالية لنقطة المطاوعة لطين الحفر وتصبح هذه الحالة عكسية عند القيم القليلة لنقطة المطاوعة.بالإضافة الى ذلك,أوضحت النتائج بأن القطع الصخرية ذات الكثافة الكبيرة تنقل بنسية أقل مقارنة بالقطع الصضرية ذات الكثافة القليلة وهذا التأثير لجميع الأحجام المستخدمة. وأخيراً ، لوحظ بأن الزاوية الحرجة واقعة بين 75-65 درجة. تم أستخدمبرنامج Sigma plot 12.5 لرسم جميع الأشكال في هذه الورقة البحثية.
Keywords
كثافة القطع الصلبة
كفاءة تنظيف البئر
نسبة نقل القطع
نقطة المطاوعة