Resumen

En este estudio, los movimientos de formación y escape de una burbuja inyectada en un fluido de perforación no newtoniano a través de un poro fueron simulados numéricamente utilizando un método de volumen de fluido. Se analizó el patrón de una sola burbuja y los campos de presión y velocidad de la fase líquida circundante durante la formación de la burbuja y se comparó con los resultados experimentales; basándose en la comparación, se estudiaron más a fondo las propiedades de formación y escape de la burbuja. En particular, se analizaron los efectos de la fuerza de cizallamiento estática, el coeficiente de consistencia y el índice de comportamiento del flujo sobre el crecimiento y el tiempo de escape de la burbuja. Los resultados muestran que, debido al efecto de la velocidad en la viscosidad de un fluido de perforación no newtoniano, el tiempo de escape y el volumen de la burbuja aumentan con el incremento de la fuerza de corte estática, el coeficiente de consistencia y el índice de comportamiento del flujo. Entre los tres parámetros, el índice de comportamiento del flujo es el que tiene mayor efecto. Esto se debe a que la perturbación por cizallamiento de una burbuja en su fluido circundante durante su crecimiento y escape, causada por el adelgazamiento por cizallamiento de un fluido con ley de rendimiento, reduce la viscosidad del fluido. El adelgazamiento por cizallamiento disminuye y la resistencia a la burbuja aumenta a medida que el índice de comportamiento del flujo se aproxima a 1, lo que conduce a mayores tiempos de formación de burbujas y volúmenes de separación. Se establece una fórmula empírica para predecir el radio equivalente de las burbujas considerando el límite elástico del líquido, la fuerza de inercia, la fuerza viscosa y la tensión superficial. El error medio de predicción del radio equivalente de la burbuja desprendida es del 0,80%, lo que puede proporcionar una referencia para el mejor estudio de la migración de la burbuja y el patrón de flujo en un fluido no newtoniano.

• Materias:Dióxido de carbono Perforación de pozos de minas Yacimientos minerales Minería Minas y minería Geofluidos
• Subjects:Carbon dioxide Shaft sinking Mineral deposits Mining Mines and mining Geofluids
• Palabras claves:índice de comportamiento del flujo, fluido de perforación newtoniano, fuerza de cizallamiento estática, burbuja, coeficiente de consistencia, radio equivalente, radio de la burbuja, efectos de la velocidad, límite elástico del líquido, disminución del adelgazamiento por cizallamiento
• Keywords:flow behavior index, newtonian drilling fluid, static shear force, bubble, consistency coefficient, equivalent radius, radius of bubble, effects of velocity, liquid yield stress, shear thinning decrease