این سایت در حال حاضر پشتیبانی نمی شود و امکان دارد داده های نشریات بروز نباشند
مهندسی عمران امیرکبیر، جلد ۵۴، شماره ۱، صفحات ۵۳-۷۴
عنوان فارسی شمدل‌سازی عددی پدیده‌ی تولید ماسه به کمک همبسته‌سازی روش‌های اجزای مجزا و شبکه بولتزمن
چکیده فارسی مقاله پدیده تولید ماسه سالانه هزینه‌ی گزافی را به ‌صنعت نفت تحمیل می‌کند و در این پژوهش، به شبیه‌سازی عددی این پدیده پرداخته شده است. هدف از این پژوهش، علاوه بر شناخت ‌کامل‌تر سازوکار ریزمقیاس تولید ماسه در توده‌های ماسه‌ای تحکیم‌نیافته (فاقد چسبندگی)، بررسی اثرگذاری دو عامل تنش ‌همه‌ جانبه و فشار سیال است. از روش‌های اجزای مجزا برای مدل‌سازی توده و روش شبکه‌ی بولتزمن جهت شبیه‌سازی رفتار جریان سیال از میان محیط متخلخل خاکی استفاده شد و اندرکنش جریان سیال و محیط دانه‌ای با ‌استفاده از روش مرز متحرک مستغرق همبسته گردید. با توسعه یک برنامه رایانه‌ای، پدیده‌ی تولید ماسه تحت جریان شعاعی سیال در دو بُعد شبیه‌سازی شد. نتایج نشان داد با افزایش مقدار تنش همه‌ جانبه، مقدار ماسه‌ی تولیدی ‌و نرخ تولید ماسه افزایش می‌یابد. همچنین، پس از شروع تولید ماسه و افزایش تعداد سیکل‌های محاسباتی، به دلیل ‌تشکیل کمان ماسه‌ی پایدار در اطراف حفره‌ی مرکزی چاه، نرخ تولید ماسه در تمام نمونه‌ها کاهش می‌یابد. کمان‌های ماسه‌ای مستعد ‌فروپاشی بوده و پس از ناپایداری هر یک از آن‌ها، کمان جدید با قطری بزرگ‌تر جایگزین کمان قبل می‌شود. با بررسی چگونگی تولید ماسه با مقادیر گوناگون افت فشار سیال مشخص گردید که علی‌رغم تأثیر اندک مقدار فشار سیال بر تولید ماسه در تنش‌های کم، در سطوح تنش بالا افزایش اختلاف فشار سیال سبب افزایش فرسایش ذرات (بیش از دو برابر، با افزایش 50 درصدی فشار ‌سیال) می‌شود. این ‌مطالعه نشان داد مدل همبسته‌ی اجزای مجزا - شبکه‌ی بولتزمن در حالت دو بُعدی، می‌تواند سازوکار حاکم بر پدیده‌ی ‌تولید ماسه را به خوبی بیان ‌کند.‌
کلیدواژه‌های فارسی مقاله جریان شعاعی، تولید ماسه، روش اجزای مجزا، روش شبکه بولتزمن، کمان ماسه،
عنوان انگلیسی Numerical Simulation of Sand Production Using Coupled DEM-LBM
چکیده انگلیسی مقاله Sand production imposes a considerable cost on the oil industry. In the current study, this phenomenon is studied numerically to better understand the particulate mechanism of sanding in unconsolidated sandstones and study the effect of confining stress and pressure drawdown on sand production. The discrete element method (DEM) is used to simulate the particulate media, and the lattice-Boltzmann method (LBM) is adopted to model the fluid flow through it. The two methods are coupled, and the fluid-solid interaction is modeled using the immersed moving boundary (IMB) method. An in-house computer program is developed based on these methods to simulate the 2D sanding procedure under radial fluid flow and isotropic stress in the absence of particle cementation. The results show that the number of produced particles and the sanding rate increase with the increase of confining stress. Also, after the sand initiation, the sanding rate in all models decreases due to the formation of sand arches around the model’s inner cavity. These arches are prone to instability, and new larger arches replace them after their collapse. After examining the effect of fluid pressure difference on sand production, it is concluded that the pressure difference has little influence on sand production at relatively low-stress levels. However, at higher stress levels, the pressure difference has a considerable impact on sanding results as it increases the number of produced particles more than twice with a 50% increase in pressure difference. This study confirms that the 2D coupled DEM-LBM model can properly capture the mechanism of the sand production phenomenon.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله جریان شعاعی, تولید ماسه, روش اجزای مجزا, روش شبکه بولتزمن, کمان ماسه
نویسندگان مقاله سیاوش هنری |
دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

سید احسان سیدی حسینی نیا |
دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

نشانی اینترنتی https://ceej.aut.ac.ir/article_4417_9c701a641d8b9c281b5297fc09d0b657.pdf
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات