Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.24
no.6_2
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pp.763-772
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2021
Drilling Mud Treatment Systems are widely used for Oil Gas drilling mud circulation, horizontal directional drilling mud recycling, geothermal drilling, mining, coal exploration drilling, water well drilling. Degasser is a device used in drilling to remove gasses from drilling fluid which could otherwise form bubbles. For small amounts of entrained gas in a drilling fluid, the degasser can play a major role of removing small bubbles that a liquid film has enveloped and entrapped. As with the desander, its purpose is to remove unwanted solids from the mud system. The smaller cones allow the desilter to efficiently remove smaller diameter drill solids. In this study, a simulation study is conducted on the degasser of the facility in the Mud Treatment System to conduct a performance review on the gas separation in the mud.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.23
no.4_2
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pp.617-626
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2020
The drilling mud is essentially used in oil and gas development. There are several roles of using the drilling mud, such as cleaning the bottomhole, cooling and lubricating the drill bit and string, transporting the cuttings to the surface, keeping and adjusting the wellbore pressure, and preventing the collapse of the wellbore. The fragments from rocks and micro-sized bubbles generated by the high pressure are mixed in the drilling mud. The systems to separate those mixtures and to keep the uniformly maintained quality of drilling mud are required. In this study, the simulation is conducted to verify the performance of the mud tank's agitation capacity. The primary role of the mud tank is the mixing of mud at the surface with controlling the mud condition. The container type is chosen as a mud tank pursuing efficient transport and better management of equipment. The single- and two-phase simulations about the agitation in the mud tank are performed to analyze and identify the inner flow behavior. The convergence of results is obtained for the vertical- and axis-direction velocity vector fields based on the grid-dependency tests. The mixing time analysis depending on the multiphase flow conditions indicates that the utilization of a two-stepped impeller with a smaller size provides less time for mixing. This study's results are expected to be utilized as the preliminary data to develop the mixing and integrating equipment of the onshore drilling mud system.
Non-Newtonian fluid mechanics takes charge of an important role in the oil industries. Especially in the oil well drilling process, the drilling fluid such as mud keeps the drill bit cool and clean during drilling, with suspending drill cuttings and lubricating a drill bit. The purpose of this study is to examine the effect of fluid mud rheological properties to predict different characteristics of non-Newtonian fluid in the mud mixing tank on offshore drilling platforms. In this paper, ANSYS fluent package was used for the simulation to solve the hydrodynamic force and to evaluate mud mixing time. Prediction of the power consumption and the pumping effectiveness has been presented with different operating fluid models as Newtonian and non-Newtonian fluid. The comparison between Newtonain mud model and non-Newtonian mud model is confirmed by the CFD simulation method of drilling mud mixing tank. The results present useful information for the design of the drilling mud mixing tanks and provide some guidance on the use of CFD tool for such non-Newtonian fluid flow.
A successful oil well drilling depends largely on a good mud Program. During drilling, mud provides sufficient hydrostatic pressure, removes drill cuttings and cools drill bits. Mud additives are always required to provide sufficient hydrostatic pressure to ensure borehole stability. Barium Sulphate ($BaSO_4$) also known as barite is the prevalent weighting material but there is needed to develop local materials to augment the use of Barite. The present search is concerned on the early Carboniferous succession exposed in Um Bogma Formation, west central Sinai, Egypt as a new weighting agent in drilling fluids. The increases in the cost of drilling fluids and a shortage of using barite have introduced the locale dolomite as alternative weighting materials. The rheological properties of mud drilling samples weighted by local dolomite samples are being examined and investigated to know its potential to be used as a weighting material in drilling mud. Two mud samples were prepared which comprised of fresh water, caustic soda, bentonite and the weighting material. The weighting materials are added to achieve the required density. The first sample: Water-based mud with commercial barite of density between 10.00 lb/gm and 18.00 lb/gm. The second sample: Water-based mud with dolomite of density between 10.00 lb/gm and 18.00 lb/gm. These samples were analyzed and the density, rheological properties, aging of barite and dolomite and solid contents were investigated. At 10.00 lb/gm, the yield point of dolomite was $20.00lb/100ft^2$ and barite $22.00lb/100ft^2$ while the 10 second gel strength of dolomite was $30.00lb/100ft^2$ and $22.00lb/100ft^2$ for barite. Similarly, little difference was observed in plastic and apparent viscosities. At 10.00 lb/gm, the plastic and apparent viscosities of dolomite were 8.00 cp and 20.00 cp while barite was 8.00 cp and 24.00 cp. The result show that dolomite mud sample gave a little higher yield point and gel strength than barite mud sample. Therefore, dolomite has the potential to be used as weighting material in drilling mud in place of barite thereby enhancing the local content initiative of the government. When dolomite is sourced locally and used it will reduce overall mud and drilling costs.
Park, Sung-Gyu;Kim, Seung-Chan;Kwon, Seong-Yong;Shin, Chul-Soon
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.25
no.4_2
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pp.603-609
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2022
Bottom hole assembly(BHA) is a key component of the drilling system, consisting of various components and tools(including the drill bit and mud motor) which operate at the bottom of the wellbore and physically drill the rock. This paper investigates the dynamic characteristics of the mud motor which is a drilling propulsion tool. And computational structural analysis is performed to calculate the von-Mises stress and the safety factor of components constituting the mud motor. In this process, the field test data of onshore drilling are used for analysis.
When a borehole is drilled, the load distributed by the removal is taken to re-establish equilibrium. As a result, the stresses around the borehole is redistributed. If there is no hydrostatic support pressure by drilling fluid (mud) introduced into the borehole, failure in the formation may take place. The mud pressure boundary that keeps the borehole stable is defined as a mud window. To predict the potential for failures around the borehole, a series of numerical analysis were performed and compared with a mud window. The effect of failure criterion and the intial stress ratio adopted on the mud window was also studied.
In drilling process of oil wells, the drilling fluid such as mud keeps the drill bit cool and clean during drilling, with suspending drill cuttings and lubricating a drill bit. In this paper, a commercial CFD package(ANSYS Fluent 15.0) was used to solve the hydrodynamic force and evaluate mud mixing time in the mud mixing tank on offshore drilling platforms. Prediction of power consumption in co-rotating and counter-rotating models has been compared with results of Nagata's correlation equation. This research shows the hydrodynamic effect inside the two phase mud mixing tank according to rotating directions(co-rotating and counter-rotating). These results, we can conclude that the co-rotating direction of the two shafts with mixing blade in the mud mixing tank can be a preferable in power consumption and mixing time reduction.
In this paper, a water-based green polymer mud is synthesized by simple compounding method. Effects of different kinds of tackifiers, their molecular weight on the viscosity of polymer mud and the effects of different fluid loss additives on mud fluid loss are studied. The results show that when polystyrene and anionic polyacrylamide with molecular weight of 8 ~ 10 million are used as the main thickening ingredient, polymer mud with high viscosity and high stability can be obtained. When the prepared polymer mud is formulated as NPAM: PEO: Hydroxypropyl cellulose(HPC) : Water = 42:10:10:100000 (unit: kg), the viscosity can reach 20.6 s, the filtration loss in 7.5 min is 24 mL, and the sand content is only 0.1 %. Compared with traditional bentonite mud, the green environment-friendly polymer mud has the advantages of small amount of waste, low environmental pollution, and low pulping cost, and can meet the construction needs for most topography and geomorphology drilling engineering.
Kim, Tae-Young;Jeon, Gyu-Mok;Ock, Dae-Kyung;Park, Jong-Chun
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.20
no.2
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pp.107-116
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2017
When drilling operation is being performed, many physical and chemical changes are occurred near wellbore. To handle various changes of well condition and keep drilling process safe, additives of bulk, such as bentonite for increasing density of drilling mud, barite for increasing viscosity of drilling mud, polymer for chemical control, or surfactant, are added into drilling mud through a mud shear mixer. Because the achievement of the required material property through mud mixing system is essential to stabilize drilling system, it is of importance to analyze multi-phase flow during mud mixing process, which is directly related to increase mixing performance of the system and guarantee the safety of the whole drilling system. In this study, a series of liquid-solid flow simulation based on a computational fluid dynamics (CFD) are performed with comparing to solid concentration in experiment by Gilles et al. [2004] to understand the characteristics of liquid-solid mixing in a mud shear mixer. And then, the simulation-based design of shear mixer are carried out to improve mixing performance in a mud handling system.
Woon Sang Yoon;Yoosung Kim;Hyeongjin Jeon;Yoonho Song;Changhyun Lee
The Journal of Engineering Geology
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v.34
no.2
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pp.217-228
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2024
During deep drilling, confined aquifers can present various challenges such as the inability to remove cuttings, rapid groundwater influx, and mud loss. Particularly in flowing well conditions, it is essential to apply the suitable mud density since the aquifer can generates an overpressurized condition. This paper proposes a method for determining the suitable mud density while drilling (SMD) through confined aquifers using mud window analysis and applies it to a case study. The minimum mud density at each depth, which represents the lower limit of the mud window, is determined by the equivalent mud density pore pressure gradient (or by adding a trip margin) at that depth. The pore pressure gradient of a confined aquifer can be calculated using the piezometric level or well head pressure of the aquifer. As the borehole reaches the confined aquifer, there is a significant increase in pore pressure gradient, which gradually decreases with increasing depth. The SMD to prevent a kick can be determined as the maximum value among the minimum mud densities in the open hole section. After entering the confined aquifer, SMD is maintained as the minimum mud density at the top of the aquifer during the drilling of the open hole section. Additionally, appropriate casing installation can reduce the SMD, minimizing the risk of mud loss or invasion into the highly permeable aquifer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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