Разработка нестационарной математической модели движения шлама в потоке бурового раствора

В рамках первого этапа НИОКР поставлена цель разработки нестационарной математической модели течения жидкости и твердых частиц шлама при бурении скважин с открытым и закрытым устьем. Для достижения заявленной цели были решены следующие задачи: 1) разработана система уравнений сохранения массы, энергии и импульса, которая позволит рассчитывать перемещение в скважине жидкости и частиц шлама; 2) составлены замыкающие соотношения, а именно уравнения, которые позволяют рассчитывать массообмен между подложкой и шламом в потоке, а также механическое трение между жидкостью, твердыми частицами, неподвижной подложкой и стенкой скважины; 3) разработана модель вращения бурильной колонны, где учитывается наличие эксцентриситета в канале; 4) разработана модель теплообмена с горными породами с использованием уравнения теплового баланса; 5) составлена конечно-разностная аппроксимация вышеописанной системы уравнений. Численная реализация предполагается на методе конечных объемов, где конвективные члены записываются в противопоточном виде. На данном этапе работы поставленные задачи решены в полном объеме.Разработанная модель подходит для решения проблемы неполной очистки ствола скважины от выбуриваемого шлама для скважин как с открытым, так и с закрытым устьем. Используется двухслойная модель с хорошо развитой системой соотношений для расчета переноса шлама в потоке бурового раствора. Верхний слой является жидкостью со взвешенными твердыми частицами, а нижний слой - неподвижная глинистая подложка, которая состоит из частиц шлама, выпавшими в осадок.