آدرس ایمیل:

M.torkaman@scu.ac.ir

مرتبة علمی:  استادیار

نام و نام خانوادگی استاد:  محمد ترکمان

نیمسال تحصیلی:  دوم

گروه: مهندسی شیمی

دانشکده: مهندسی

تعداد واحد: 3

نام درس: سیالات حفاری پیشرفته

 دورة تحصیلی: کارشناسی ارشد

جایگاه درس در برنامه درسی دوره:

درس سیالات حفاری پیشرفته  بعنوان یک درس انتخابی رشته مهندسی نفت - حفاری در مقطع کارشناسی ارشد ارائه می­گردد.  این درس با بهره­ گیری از دروس مکانیک سیالات، ریاضیات، مهندسی حفاری پیشرفته و جریان چندفازی در چاه و خطوط لوله سعی دارد که با فرمولاسیون سیالات حفاری راندمان عملیات را افزایش دهد.

هدف کلی:

دانشجویان بعد از گذراندن این دوره قادر خواهند بود که طراحی سیالات حفاری را با در نظر گرفتن تمامی شرایط چاه و محدویت­های موجود انجام دهند بگونه ­ای که مشکلات احتمالی به حداقل رسانده شود. مطالعات آزمایشگاهی و محاسبات ریاضی جهت ارزیابی عملکرد گل­های حفاری و اصلاح فرمولاسیون آن­ها بر مبنای این مطالعات از مهارت­های اصلی است که دانشجویان در طول این درس فرا خواهند گرفت.

اهداف یادگیری:

دانشجویان پس از اتمام این دوره باید موارد زیر را فراگرفته باشند:

• آشنایی کامل با انواع سیالات حفاری و کاربردهای آن­ها از جمله گل­های پایه آبی، پایه روغنی، گلایکولی، پلیمری، سیلیکاته، هوازده، هوای خشک، گاز طبیعی، نیتروژن، فوم و ...
• آشنایی با روش­های ارزیابی خصوصیات سیالات حفاری و استفاده از استانداردهای مربوطه شامل API، OCMA و ...
• تحلیل عملکرد تجهیزات اندازه­ گیری خصوصیات گل حفاری
• استفاده از مدل­های سیالات حفاری جهت پیش­بینی رفتار رئولوژی آن­ها
• بکارگیری مواد و افزایه­ های مناسب گل حفاری به منظور بهینه سازی عملیات حفاری
• تمیزسازی حفره چاه از طریق کنترل پارامترهای موثر بر آن
• آشنایی با انواع، ساختمان و میزان تورم شیل­ها و نقش پارامتر CEC
• استفاده از شبیه­ سازهای رایج جهت بررسی رفتار سیال طراحی شده در شرایط واقعی چاه

رفتار ورودی:

دانشجو باید دروس مکانیک سیالات و مبانی حفاری و بهره ­برداری را گذرانده باشد بطوریکه با خواص رئولوژیکی سیالات، انواع رایج سیالات حفاری و وظایف آن­ها آشنایی لازم را داشته و قادر باشد طراحی اولیه ­ ای از گل حفاری را انجام دهد.

مواد و امکانات آموزشی:

1. پاورپوینت و ویدئو پروژگتور

2. نرم افزار  MATLAB

3. نرم افزار  Drilling Office

4.  نرم افزار   PIPESIM

روش تدریس:

وظایف دانشجو:

• حضور مستمر و فعال در کلاس
• انجام تکالیف تعیین شده و تحویل آن­ها در بازه زمانی مشخص
• انجام پروژه  شامل گزارش کتبی و ارائه آن در کلاس
• شرکت در ارزشیابی­ های مشخص شده

شیوه آزمون و ارزیابی:

کوییز و تکالیف: 1 نمره

پروژه: 3 نمره

امتحان میان­ترم: 6 نمره

امتحان پایان­ترم: 10 نمره

منابع درس:

• Drilling Fluids Manual, Amoco Production Company, 2010
• Drilling Fluids Processing Handbook, ASME Shale Shaker Committee, Elsevier, 2004
• Drilling Fluids Reference Manual, Baker Hughes, 2006
• Composition and Properties of Oil Well Drilling Fluids, George R. Gray & H.C.H. Darley, Fourth Edition, Gulf Publishing Company, United States of America, 1981
• Drilling Fluids Engineering, Pål Skalle, Ventus Publishing ApS, 2011
• Shale Shaker and Drilling Fluids Systems: Techniques and Technology for Improving Solids Control Management, American Association of Drilling Engineers, Gulf Publishing Company, Houston, Texas, 1999
• Drilling Fluids Technology (Manual), Max R. Annis & Martin V. Smith, Exxon Company, United States of America, 1974
• Applied Drilling Engineering, Bourgoyne, Chenevert, Milheim, Young, SPE Textbook Series, United States of America, 1986

هفتة یکم

(5/11/98 تا 11/11/98)

Functions of Drilling Fluids

• Control Subsurface Pressure
• Transport Cuttings
• Support and Stabilize Wellbore
• Support Weight of Tubulars
• Cool and Lubricate the Bit and Drill StringTransport Cuttings
• Transmit Hydraulic Horsepower to Bit
• Provide Medium for Wireline Logging
• Assist in the Gathering of Subsurface Geological Data and Formation Evaluation

هفتة دوم

(12/11/98 تا 18/11/98)

Functions of Drilling Fluids

• Minimize Formation Damage
• Reduce Corrosion
• Minimize Lost Circulation
• Reduce Stuck Pipe
• Reduce Pressure Losses
• Improve Penetration Rates
• Reduce Environmental Impact
• Improve Safety

هفتة سوم

(19/11/98 تا 25/11/98)

Types of Drilling Fluids

• Water-Based Fluids
• Oil-Based Fluids
• Pneumatic Fluids

هفتة چهارم

(26/11/98 تا 2/12/98)

Types of Drilling Fluids

• Non-Inhibitive Fluids
• Inhibitive Fluids
• Polymer Fluids

هفتة پنجم

(3/12/98 تا 9/12/98)

Rheology

• Velocity Profile
• Shear Stress
• Shear Rate
• Viscosity
• Gel Strengths

هفتة ششم

(10/12/98 تا 16/12/98)

Mathematical Fluid Models

• Bingham Plastic Fluids
• Pseudoplastic Fluids
• Dilatant Fluids
• Thixotropic Fluids

هفتة هفتم

(17/12/98 تا 23/12/98)

Mathematical Fluid Models

• Power Law Model

• Determination of n and K

• Other Models
• Casson
• Robertson-Stiff
• Herschel-Bulkley

هفتة هشتم

(24/12/98 تا 29/12/98)

Characterization of Solids in Drilling Fluids

• Nature of Drilled Solids and Solid Additives

هفتة نهم

(16/1/99 تا 22/1/99)

Characterization of Solids in Drilling Fluids

• Physical Properties of Solids in Drilling Fluids

هفتة دهم

(23/1/99 تا  29/1/99)

Hole Cleaning

• Detection of Hole-Cleaning Problems
• Drilling Elements That Affect Hole Cleaning
• Filtration
• Rate of Penetration

هفتة یازدهم

(30/1/99 تا 5/2/99)

Hole Cleaning

• Shale Inhibition Potential/Wetting Characteristics
• Lubricity
• Corrosivity
• Drilling-Fluid Stability and Maintenance

هفتة دوازدهم

(6/2/99 تا 12/2/99)

Water-Based Drilling Fluids Testing Procedures

• Mud Density
• Marsh Funnel Viscosity
• Rheology

• Plastic Viscosity (PV) and Yield Point (YP)
• Gel Strength (10-sec/10-min)

• Static Filtration Tests

• Low-Temperature/Low-Pressure Filtration
• High-Temperature/High-Pressure Filtration (HTHP)

هفتة سیزدهم

(13/2/99 تا 19/2/99)

Water-Based Drilling Fluids Testing Procedures

• Retort -Water, Oil and Solids

• Retort Test Procedure
• Retort Cup Verification Procedure

• Sand Content
• Methylene Blue Capacity
• pH
• Alkalinity and Lime Content

• Mud Alkalinity (P_M)
• Filtrate Alkalinity (P_F)
• Filtrate Alkalinity (M_F)
• Lime Content

هفتة چهاردهم

(20/2/99 تا 26/2/99)

Water-Based Drilling Fluids Testing Procedures

• Chloride

• Lightly-Colored Filtrates
• Dark-Colored Filtrates

• Total Hardness

• Calcium and Magnesium

• Sulfide
• Carbonate/Bicarbonate
• Potassium

• Centrifuge RPM Calibration
• Standard Potassium Calibration Curve Procedure
• Test Procedure - Potassium Ion

هفتة پانزدهم

(27/2/99 تا  2/3/99)

Oil-Based Drilling Fluids Testing Procedures

• Mud Density
• Marsh Funnel Viscosity
• Rheology

• Plastic Viscosity (PV) and Yield Point (YP)
• Gel Strength (10-sec/10-min)

• Static Filtration Tests

• Low-Temperature/Low-Pressure Filtration
• High-Temperature/High-Pressure Filtration (HTHP)

• Retort - Water, Oil and Solids

• Retort Test Procedure
• Retort Cup Verification Procedure

هفتة شانزدهم

(3/3/99 تا 6/3/99)

Oil-Based Drilling Fluids Testing Procedures

• Whole Mud Alkalinity (V_SA) and Lime Content (Lime_OM)
• Whole Mud Chloride (Cl_OM)
• Whole Mud Calcium (Ca_OM)
• Electrical Stability (ES)
• Sulfide
• Aqueous Phase Activity (AWOM)

• Equipment
• Procedure

• Water-Wet Solids

• Causes of Water-Wet Solids
• Visual Indicators of Water-Wet Solids
• Mud Test Indicators of Water-Wet Solids
• Special Tests and Indicators of Water-Wet Solids

• Lime, Solids and Salinity Calculations

• Total Lime Content (Lime_OM)
• Whole Mud Salinities (Cl_OM, CaCl_2OM, NaCl_OM)
• Aqueous Phase Salinity (Weight Percent)
• Aqueous Phase Salinity - Parts per Million
• Aqueous Phase Salinity (Milligram per Liter)
• Oil/Water Ratio (O/W)
• Oil/Brine Ratio (O/B)
• Solids Content