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 laboratory study was carried out to investigate the change of ultrasonic velocity as a function of temperature for fluid mud (i.e., suspension). Pulse transmission technique with ultrasonic wave was used for ultrasonic velocity measurement. The five samples for fluid mud were prepared for concentration range of $30.6{\%}\;(1.24\;g/cm^{3}\;in\;density),\;23.3{\%}\;(1.19\;g/cm^{3}),\;11.5{\%}(1.10\;g/cm^{3}),\;7.8{\%}\;(1.08\;g/cm^{3}),\;and\;3.8{\%}\;(1.05\;g/cm^{3})$ by weight. The ultrasonic velocity in fluid mud was investigated to increase $(approximately\;2.83\;to\;4.95\;m/s/^{\circ}C)$ with increasing temperature, due to the effect of viscosity and compressibility of water with changing temperature. But the increasing rate tends to decrease at temperature higher than $30^{\circ}C,$ caused by the effect of viscosity. The concentration of fluid mud more affect to the ultrasonic velocity at higher temperature range than that at lower temperature. Overall the temperature effect on the ultrasonic velocity in fluid mud was a similar rate as for distilled water and seawater, suggesting fluid mud significantly depends on the behavior of water.
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.
This study employed field measurements and biogeochemical analysis to examine the effects of seasonal conditions (e.g., temperature and precipitation) and human intervention (e.g., dam or weir construction) on the chemical composition of dissolved organic matter, flocculation kinetics of suspended particulate matter, and formation of the fluid mud layer on riverbeds. The results indicated that a water environment with a substantial amount of biopolymers offered favorable conditions for flocculation kinetics during an algal bloom period in summer; a thick fluid mud layer was found to be predominated with cohesive materials during this period. However, after high rainfall, a substantial influx of terrigenous humic substances led to enhanced stabilization of the particulate matter, thereby decreasing flocculation and deposition, and the reduced biopolymer composition served to weaken the erosion resistance of the fluid mud on the riverbed. Moreover, a high-turbulence condition disaggregated the flocs and the fluid mud layer and resuspended the suspended particulate matter in the water column. This study demonstrates the mutual relationship that exists between biogeochemistry, flocculation kinetics, and the formation of the fluid mud layer on the riverine area during different seasons and under varying hydrological conditions. These findings are expected to eventually help inform the more optimal management of water resources, which is an urgent task in the face of anthropogenic stressors and climate change.
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 Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.28
no.5
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pp.257-264
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2016
In this study, experiments for measurements of entrainment rate of fluid mud were carried out using annular flume domestically for the first time. Six entrainment tests using kaolinite sediments were conducted with different initial concentrations of fluid mud. It is shown that sediment settling counteracts the otherwise buoyancy dependent entrainment of fluid mud, and that the settling effect leads to a measurably decreased entrainment rate at higher Richardson numbers in comparison with entrainment of salt water, due to additional dissipation of turbulent kinetic energy in the interfacial layer. Through the comparison with previous other studies, the overall performance of the annular flume, the experimental procedure and the test results in simulating the entrainment of fluid mud are shown to be good enough to verify.
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.
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.
The settling behavior of marine fluid mud in the west seaside of Korea has been studied with theoretical analysis and experimental technique. This paper describes laboratorial experiments on the sedimentation and the deposition of soil particles in seawater, with measurement of velocity of interface, the water contents, the settlement. And the reseults are compared with an earlier theoretical research, the hindered settling theory of Kynch, McRoberts and Nixon. According to the results the process of Banweol mud sedimentation showed the typical mode of the hindered settling under the condition of initial water content, wo=1000%. Also, the falling rates of fluid mud interface from initial settling height vs. the rising rates of soil deposit from the bottom of the test tub were measured by the function of time, the correlati tranship of them demonstrated as a straight line and obtained an experimental formula.
In this study, a computational fluid dynamics (CFD) simulation based on an Eulerian-Eulerian approach was used to evaluate the mixing performance of a mud agitator through the distribution of bulk particles. Firstly, the commercial CFD software Star-CCM+ was verified by performing numerical simulations of single-phase water mixing problems in an agitator with various turbulence models, and the simulation results were compared with an experiment. The standard model was selected as an appropriate turbulence model, and a grid convergence test was performed. Then, a simulation of the liquid-solid multi-phase mixing in an agitator was simulated with different multi-phase interaction models, and lift and drag models were selected. In the case of the lift model, the results were not significantly affected, but Syamlal and O'Brien's drag model showed more reasonable results with respect to the experiment. Finally, with the properly determined simulation conditions, a multi-phase flow simulation of a mud agitator was performed to predict the mixing time and spatial distribution of solid particles. The applicability of the CFD multi-phase simulation for the practical design of a mud agitator was confirmed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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