Density unstable fluid displacement in vertical annuli
Notice bibliographique
Résumé
We study displacement flows involving pairs of Newtonian and shear-thinning fluids in vertical annular geometries using experimental and computational methods. This investigation is motivated by the primary cementing of casing strings, which is part of the well construction operation. In displacement scenarios that involve density-unstable fluid pairs, it is well-known that buoyancy can increase the inter-mixing between fluids and hence contaminate cementing fluids due to gravity-driven instabilities. Our study seeks to investigate how the imposed flow rate, the degree of inner pipe centralization, and the viscosity of the fluids affect the displacement efficiency in such cases. The study complements our recent paper [R. Zhang et al., “Vertical cementing displacement flows of shear-thinning fluids,” Phys. Fluids 35, 113110 (2023)], which focused on density-stable configurations, and here we consider the more challenging, density-unstable displacement flows. Our experiments and three-dimensional computational results are in general agreement. The results show that displacements improve for viscosity-stable conditions, i.e., when the displacing fluid is the more viscous fluid. Characteristic fingering patterns occur in the interface region of the fluids for viscosity-unstable conditions. The eccentricity of the inner pipe is seen to promote the channeling of fluids, and viscosity-unstable conditions can exacerbate this effect further. A degree of stabilization of density unstable displacements can be achieved by increasing the imposed flow rate and the viscosity of the fluids while maintaining a stable viscosity ratio.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».