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Enregistrement W2973824823 · doi:10.2118/196104-ms

A New Generalized Model for Predicting Particle Settling Velocity in Viscoplastic Fluids

2019· article· en· W2973824823 sur OpenAlexaff
Temitope Okesanya, Ergün Kuru

Notice bibliographique

RevueSPE Annual Technical Conference and Exhibition · 2019
Typearticle
Langueen
DomaineChemical Engineering
ThématiqueRheology and Fluid Dynamics Studies
Établissements canadiensUniversity of Alberta
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésSettlingViscoplasticityMechanicsReynolds numberNewtonian fluidRheologyNon-Newtonian fluidPhysicsMaterials scienceClassical mechanicsThermodynamicsTurbulenceConstitutive equation

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract An experimental study was conducted to measure the settling velocity of spherical particles in viscoplastic fluids. Using a mechanistic model based on the balance of the forces acting on the settling particle and detailed statistical analyses of the experimental results, a generalized model for predicting settling velocity of spherical particles in viscoplastic fluids was developed. The main objectives of the study were: i.) To measure the terminal settling velocity of particles in various viscoplastic fluids intending to expand the present database of experimental data ii.) To develop a new Drag coefficient-particle Reynolds number (CD-Rep) correlation that is applicable to both Newtonian and non-Newtonian viscoplastic fluids iii.) To present a general non-iterative approach for predicting settling velocities of particles in Newtonian and non-Newtonian viscoplastic fluids irrespective of their rheological models (Casson Model, Herschel Bulkley Model, and Bingham Model etc.). The settling velocities of the spherical particles (Specific gravity ranging from 2.5 - 7.7; Diameters: ranging from 1.09 - 4.00 mm) in various Carbopol solutions were measured using Particle Image Shadowgraphy (PIS). The experimental results were combined with experimental data published in the literature to broaden the range and applicability of empirical analysis. Advanced statistical analysis programs (OriginPro 9.0 and MATLAB r2018b) were utilized together with extensive experimental data to develop a new CD-Rep correlation. In this study, a new modified shear Reynolds number (ReT*) was introduced, which physically quantifies the effects of non-Newtonian fluid rheological properties on the settling velocity. The newly developed CD-Rep correlation and the modified shear Reynolds number were incorporated into the Wilson et al. (2003) model to develop a generalized model that can be used for predicting particle settling velocity in viscoplastic fluids. We have shown that presented new model predicts settling velocity better and yielded relatively more accurate results than existing models with the lowest approximate Mean Absolute Error (MAE) of 0.1 m/s for all data points. In addition to enhanced prediction accuracy, this new model occludes application constraints and offers prediction versatility that is lacking in current existing models by being valid for diverse rheological models of non-Newtonian viscoplastic fluids. The paper is concluded by presenting an illustrative and pragmatic example to calculate the terminal velocity of a spherical particle in a non-Newtonian viscoplastic fluid using the presented generalized model. The knowledge of particle settling velocity in viscoplastic fluids is indispensable for the design, analysis, and optimization of a wide spectrum of industrial processes such as cuttings transport in oil and gas well drilling and proppant transport in hydraulic fracturing operations. By augmenting the current corpus of experimental data; we have provided much-needed particle settling velocity database that can be used for modeling of relevant transport processes (i.e. cuttings and/or proppants transport). Finally, by combining a mechanistic model describing the forces acting on the settling particles with the newly developed CD-Rep correlation, we have presented a new generalized predictive model of particle settling velocity in viscoplastic fluids that can be used for the optimization of particle transport in oil and gas well drilling and hydraulic fracturing operations.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,946
Score d'incertitude au seuil0,476

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,018
Tête enseignante GPT0,257
Écart entre enseignants0,239 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations7
Publié2019
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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