Etude numérique de divers paramètres liés au fluide de forage dans les puits verticaux et déviés

Abstract

Pendant les opérations de forage directionnel, la section annulaire peut être transformée en différentes géométries compliquées telles que celles : excentrique, elliptique, partiellement-obturée ainsi que de forme arbitraire, ce qui présente des problèmes supplémentaires pendant la modélisation des écoulements de fluide de forage. L'objectif de cette thèse est de présenter un modèle numérique pour étudier les fluides non-Newtoniens s'écoulant à travers ces géométries annulaires compliquées. De plus, les effets des différents paramètres rhéologiques, géométriques et opérationnels ainsi que les anomalies géométriques sur les paramètres d'écoulement de forage, à savoir : les pertes de charge, la vitesse, la viscosité et les contraintes de cisaillement, sont discutés. Les coordonnées non-orthogonales et curvilignes ont été utilisées pour générer un maillage elliptique qui transforme la section annulaire irrégulière et compliquée en un rectangle simple où les équations d'écoulement peuvent être discrétisées en utilisant la méthode des différences finies puis résolues numériquement. En outre, le logiciel commercial (Ansys Fluent 19R3) a été utilisé pour soutenir les résultats du modèle numérique. Afin d'améliorer l'efficacité du processus de forage, le nettoyage du trou doit être optimisé en fournissant une contrainte de cisaillement agissant sur la surface du dépôt suffisante. En même temps, la pression du fond du trou doit être maintenue dans la fenêtre de boue. Ces exigences rendent le processus de forage très difficile. Par conséquent, l'optimisation des paramètres de forage est cruciale pour assurer un nettoyage efficace du trou, maintenir la pression dans les limites de sécurité et minimiser le NPT. ? cette fin, en combinant les résultats du modèle numérique avec des algorithmes d'apprentissage automatique, à savoir les forêts aléatoires et les réseaux de neurones artificiels, des modèles d'intelligence artificielle ont été développés. Ensuite, ils ont été utilisés pour déterminer les vitesses de manœuvre admissibles, le management de l'ECD dans la marge de sécurité ainsi que l'estimation de la contrainte de cisaillement moyenne sur la surface du dépôt. Les résultats ont montré que les simulations numériques et ceux des modèles d'apprentissage automatique sont des outils puissants pour résoudre les problèmes des écoulements de fluide de forage à travers l'espace annulaire