معجم المصطلحات الفنية مستعمل في Drilling & Well Completion: Bingham Plastic

Bingham Plastic

فهم البلاستيك البينغامي: مفتاح تدفق النفط والغاز

في صناعة النفط والغاز، يُعد فهم سلوك السوائل أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الإنتاج والنقل بكفاءة. بينما تسلك العديد من السوائل سلوكًا مباشرًا، فإن بعضها يُظهر خصائص تدفق أكثر تعقيدًا. أحد أنواع السوائل المعروفة باسم **البلاستيك البينغامي**.

**البلاستيك البينغامي** هي سوائل تُظهر سلوك تدفق فريدًا: فهي تعمل في البداية مثل المواد الصلبة، وتقاوم التشوه حتى يتم الوصول إلى عتبة إجهاد معينة. بمجرد تجاوز هذه العتبة، المعروفة باسم **نقطة العائد**، يبدأ السائل في التدفق، مُظهرًا علاقة خطية بين إجهاد القص ومعدل القص.

**إليك تفصيل للمصطلحات الرئيسية:**

  • إجهاد القص: القوة لكل وحدة مساحة التي تسبب التشوه في السائل.
  • معدل القص: معدل تشوه السائل تحت إجهاد القص.
  • نقطة العائد: الحد الأدنى من إجهاد القص المطلوب لبدء تدفق البلاستيك البينغامي. إنها النقطة التي ينتقل فيها السائل من حالة تشبه الحالة الصلبة إلى حالة تشبه الحالة السائلة.
  • لزوجة البلاستيك: ميل العلاقة الخطية بين إجهاد القص ومعدل القص بعد الوصول إلى نقطة العائد. إنها تمثل مقاومة التدفق بمجرد تحرك السائل.

لماذا يُعد البلاستيك البينغامي مهمًا في النفط والغاز؟

تُظهر العديد من السوائل التي تُصادف في صناعة النفط والغاز، مثل طين الحفر، وسوائل الكسر الهيدروليكي، وبعض أنواع النفط الخام، سلوك البلاستيك البينغامي.

  • طين الحفر: يساعد سلوك البلاستيك البينغامي في طين الحفر على تثبيت بئر الحفر، ومنع الانفجارات، ونقل القطع إلى السطح. تضمن نقطة العائد أن يحافظ الطين على سلامته، بينما تسمح اللزوجة البلاستيكية بتدفقه بكفاءة.
  • سوائل الكسر الهيدروليكي: تُضخ هذه السوائل إلى التكوينات لإنشاء شقوق وزيادة إنتاج النفط والغاز. تضمن خصائص البلاستيك البينغامي أن هذه السوائل تُنشئ الشقوق بشكل فعال وتُبقيه مفتوحة.
  • النفط الخام: تُظهر بعض أنواع النفط الخام سلوك البلاستيك البينغامي، خاصةً عند الضغوط العالية ودرجات الحرارة المنخفضة. يُعد فهم هذا السلوك ضروريًا لتصميم خطوط الأنابيب وتحسين النقل.

يُمكن للمهندسين فهم سلوك البلاستيك البينغامي:

  • تصميم عمليات حفر فعالة: يُضمن اختيار طين الحفر الصحيح ذو نقطة العائد واللزوجة البلاستيكية المناسبة ظروف بئر الحفر المستقرة.
  • تحقيق أقصى قدر من نجاح الكسر الهيدروليكي: يُضمن تحسين نقطة العائد واللزوجة البلاستيكية لسوائل الكسر إنشاء وانتشار الشقوق بكفاءة.
  • تحسين تصميم خطوط الأنابيب وعملياتها: يساعد التنبؤ بدقة بسلوك تدفق النفط الخام البلاستيكي البينغامي على ضمان النقل بكفاءة وأمان.

ما وراء الأساسيات:

بينما يُقدم نموذج البلاستيك البينغامي تمثيلًا مبسطًا لهذه السوائل، فقد تكون هناك حاجة إلى نماذج ريوولوجية أكثر تعقيدًا للتنبؤات الدقيقة في تطبيقات محددة. تأخذ هذه النماذج في الاعتبار عوامل مثل درجة الحرارة، والضغط، ووجود الإضافات.

في الختام، يُعد فهم سلوك البلاستيك البينغامي أمرًا بالغ الأهمية لتحسين العمليات في صناعة النفط والغاز. من خلال الاستفادة من معرفة نقطة العائد واللزوجة البلاستيكية، يُمكن للمهندسين ضمان سلامة وكفاءة عمليات الحفر، والكسر الهيدروليكي، ونقل النفط والغاز. مع انتقالنا إلى تطبيقات أكثر تعقيدًا وتحديًا، ستكون زيادة فهم هذه السوائل أمرًا حيويًا لفتح الإمكانات الكاملة لصناعة النفط والغاز.


Test Your Knowledge

Quiz: Understanding Bingham Plastics

Instructions: Choose the best answer for each question.

1. What is the defining characteristic of a Bingham plastic?

a) It flows at a constant rate, regardless of shear stress. b) It exhibits a linear relationship between shear stress and shear rate. c) It acts like a solid until a certain threshold stress is reached. d) It readily changes its viscosity depending on temperature and pressure.

Answer

c) It acts like a solid until a certain threshold stress is reached.

2. What is the "yield point" of a Bingham plastic?

a) The maximum shear stress the fluid can withstand before breaking. b) The point where the fluid becomes completely liquid. c) The minimum shear stress required for the fluid to begin flowing. d) The temperature at which the fluid transitions from solid to liquid.

Answer

c) The minimum shear stress required for the fluid to begin flowing.

3. Which of these is NOT an example of a Bingham plastic fluid found in the oil and gas industry?

a) Drilling mud b) Hydraulic fracturing fluid c) Lubricating oil d) Some types of crude oil

Answer

c) Lubricating oil

4. What is the significance of the "plastic viscosity" of a Bingham plastic?

a) It measures the fluid's resistance to flow once it is moving. b) It determines the fluid's ability to maintain its shape under pressure. c) It indicates the temperature at which the fluid becomes solid. d) It represents the amount of force needed to initiate flow.

Answer

a) It measures the fluid's resistance to flow once it is moving.

5. How does understanding Bingham plastic behavior help optimize drilling operations?

a) By ensuring the mud remains solid and stable in the wellbore. b) By allowing the mud to flow easily even at low shear stresses. c) By choosing mud with suitable yield point and plastic viscosity for efficient drilling. d) By eliminating the need for drilling mud altogether.

Answer

c) By choosing mud with suitable yield point and plastic viscosity for efficient drilling.

Exercise: Drilling Mud Design

Scenario: You are tasked with designing a drilling mud for a new oil well. The well will be drilled through a formation with high pressure and potential for instability. You need to choose a drilling mud that will effectively stabilize the wellbore, prevent blowouts, and carry cuttings to the surface.

Task:

  1. Explain how the yield point and plastic viscosity of the drilling mud are crucial for achieving these objectives.
  2. Describe two specific properties of the drilling mud that you would consider adjusting to optimize its performance based on the given scenario.
  3. Justify your choices by explaining how the adjustments will improve the mud's ability to stabilize the wellbore, prevent blowouts, and carry cuttings.

Exercice Correction

1. **Yield Point and Plastic Viscosity:** * **Yield Point:** A high yield point ensures the drilling mud maintains its integrity under the high pressure conditions. It prevents the mud from being squeezed out of the wellbore, ensuring a stable column that controls pressure and prevents blowouts. * **Plastic Viscosity:** A suitable plastic viscosity allows the mud to flow efficiently, carrying cuttings to the surface. Low viscosity would allow cuttings to settle, while high viscosity would make pumping difficult and could lead to excessive pressure build-up. 2. **Specific Property Adjustments:** * **Increasing the Yield Point:** To counteract the high formation pressure, increasing the yield point would create a more resistant mud column, preventing fluid loss and maintaining wellbore stability. * **Adjusting Plastic Viscosity:** While a higher viscosity might initially seem beneficial for carrying cuttings, a balance needs to be found. The viscosity should be high enough for efficient cuttings transport, but not so high that it creates excessive pressure or slows down pumping operations. 3. **Justification:** * **Increased Yield Point:** This would create a denser, more resistant mud column that can withstand the pressure exerted by the formation, preventing blowouts and maintaining wellbore integrity. * **Adjusted Plastic Viscosity:** Carefully adjusting the viscosity would ensure efficient cuttings removal without creating excessive pressure or hindering drilling operations.


Books

  • "Introduction to Fluid Mechanics" by Fox, McDonald, and Pritchard: This textbook provides a comprehensive overview of fluid mechanics, including chapters on non-Newtonian fluids like Bingham plastics.
  • "Rheology of Drilling Fluids" by Chenevert: This book specifically focuses on the rheological properties of drilling muds, including Bingham plastic behavior, and its relevance to drilling operations.
  • "Fundamentals of Hydraulic Fracturing" by Economides and Nolte: This book explores the principles of hydraulic fracturing and discusses the role of Bingham plastic fluids in creating and propping open fractures.
  • "Petroleum Engineering Handbook" by SPE: This comprehensive handbook provides information on various aspects of petroleum engineering, including chapters on fluid flow and the behavior of Bingham plastics in oil production.

Articles

  • "A Review of Bingham Plastic Fluid Models and Their Application in Petroleum Engineering" by A.A. Khan et al. (Journal of Petroleum Science and Engineering): This paper provides a detailed overview of different Bingham plastic models and their applications in the oil and gas industry.
  • "Rheological Properties of Drilling Fluids: A Review" by M.A. Khan et al. (Journal of King Saud University - Engineering Sciences): This article reviews the rheological properties of drilling muds and their importance in drilling operations.
  • "Hydraulic Fracturing Fluids: An Overview" by J.L. Gidley et al. (SPE Production & Operations): This paper discusses the properties of hydraulic fracturing fluids and their role in enhancing oil and gas production.

Online Resources

  • Society of Petroleum Engineers (SPE) Website: SPE is a professional organization for petroleum engineers and offers a wealth of resources, including publications, conferences, and online learning modules related to oil and gas engineering, including Bingham plastic behavior.
  • Schlumberger Oilfield Glossary: This glossary provides definitions and explanations of various terms related to the oil and gas industry, including Bingham plastic.
  • Wikipedia: Bingham Plastic: This Wikipedia page offers a concise overview of Bingham plastic behavior, its properties, and applications.

Search Tips

  • "Bingham plastic model oil & gas"
  • "Rheology drilling mud"
  • "Hydraulic fracturing fluid rheology"
  • "Crude oil rheology"
  • "Yield point Bingham plastic"
  • "Plastic viscosity Bingham plastic"
  • "Non-Newtonian fluid flow oil & gas"
  • "Oil & gas fluid mechanics"
مصطلحات مشابهة
  • PVC (plastic) البلاستيك متعدد الكلوريد (PVC…
الأكثر مشاهدة

Comments


No Comments
POST COMMENT
captcha
إلى