Buoyancy effects on turbulent displacement of viscoplastic fluids from strongly eccentric horizontal annuli
Notice bibliographique
Résumé
We present an experimental and numerical study of the turbulent displacement of viscoplastic fluids in a horizontal eccentric annulus. Several experiments where a weighted Newtonian fluid displaces a yield stress fluid under a turbulent flow condition are presented and discussed. These are also used to validate the turbulent displacement model that we use in this study. The model simulator is used to study the mechanisms by which buoyancy influences turbulent displacement in more detail and outside of the range of our experiments. Extreme cases where the generated wall shear stress of the displacing fluid is smaller than the yield stress of the displaced Carbopol are investigated. The results show that buoyancy is ineffective in countering the tendency of the fluid to disperse along the wide gap of the annulus. In both model and experiment, the outcome of the displacement appears to be controlled by the yield stress of the in situ fluid and the eccentricity of the annulus. For fully turbulent flows, the viscosity of the displaced fluid has a negligible effect, and having also negated buoyancy, there appears to be no mechanism to stabilize the turbulent displacement of a yield stress fluid in a severely eccentric horizontal annulus. For the underlying industrial process, this means that extreme caution should be used in designing turbulent flow displacements for horizontal wells. There are two solutions: (i) increase the flow rate to generate sufficient stresses (usually not possible due to pump and formation fracture pressure limits) and (ii) ensure a better centralized annulus (unpopular because of operational constraints).
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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