چکیده :
در این پروژه ابتدا درباره مفاهیم بنیادی مواد و در ادامه تعریف خواص فیزیکی سیال توضیح داده شده است . همچنین در مورد انواع سیالات و نوع جریان ها صحبت و روابط آنها آورده شده است و سپس انواع ابزار اندازه گیری رئولوژی و طرز کار آن و روابط ریاضی برای محاسبات بیان شده است . در ادامه معادلات جریان های آرام و متلاطم در درون لوله در دو مدل بینگهام و پاورلا آورده شده در قسمت آخر به معرفی گل حفاری و شرح وظایف آن و همچنین سیستم گردش گل حفاری و تجهیزات نگهداری سیال حفاری و پمپها و متعلقات تشریح شده و نیز معایب گل حفاری بیان شده است .
واژه های کلیدی : گل حفاری ، مدل های رئولوژیکی ، جریان های آرام و آشفته
1-1-مقدمه:
(Rheology)علم تغيير شكل مواد اعم از جامد و سيال است به بيان دقيق تر، رئولوژي مطالعه آن دسته از خواص ماده است كه بر روابط بين تنش و كرنش مي باشد.
Rheo كلمه ا ي يوناني است به معناي جريان و كلمه رئولوژي از سخن معروف هراكليتوس تحت عنوان همه چيز در جريان است )). (Everything Flows گرفته شده است.
هرگاه نيرويي خارجي بر جسمي وارد شود، آن جسم شكل خود را موقتا از دست خواهد داد و اگر اين تغييرشكل با گذشت زمان ادامه يابد, گفته ميشود كه آن جسم جريان يافته است.  بسياري از مواد جامد در اثر اعمال نيرو يا بار رفتار كشسان دارند.  منظور از رفتار كشسان تغيير شكل ماده جامد در اثر اعمال نيرو و بازگشت آن به شكل اول پس از حذف نيرو است. از آشناترين مواد كشسان مي توان به لاستيك اشاره كرد. در پاره اي از موارد ماده اي كه تحت تنش قرار گرفته است پس از برداشتن نيرو به حالت اوليه خود بر نمي گردد. نمونه بارز اين مطلب خم كردن سيم مسي به اشكال دلخواه است. اگر پس از برداشتن نيرو جسم به شكل اوليه خود برنگردد, ماده تغيير شكل دائمي يافته است. در  سيالات اعمال نيرو باعث جريان يافتن سيال مي شود.
1-2-تنش و كرنش) Stress and Strain :(
تنش نيروي وارد بر سطح است كه در سيستم SI به كمك واحد نيوتون بر متر مربع (N/m2) بيان مي گردد.  بايد توجه داشت كه دو نوع تنش مي توانند بر يك جزء از ماده عمل نمايند.تنش هاي نرمال در جهت عمود بر يك صفحه عمل مي كنند و تنش هاي برشي در جهت موازي با يك صفحه عمل مي نمايند. در سيالات, تنش برشي عامل جريان يافتن سيالات خواهد بود.
1-2-1-تنش برشي) :(Shear stress
نيروي لازم براي غلبه بر مقاومت سيال در برابر حركت تقسيم بر سطحي كه نيرو بر آن اعمال ميشود.

فهرست مطالب:
1-1-مقدمه:
1-2-تنش و كرنش) Stress and Strain :(
1-2-1-تنش برشي) :(Shear stress
1-2-2-كرنش(Strain)
1-2- 3-معادله ابعادي
1-3-جريان سيال((Fluid Flow:
1-4 -ويسكوزيته : (Viscosity)
1-4-1- واحدهاي ويسكوزيته
1-4-2-رابطه بين ويسكوزيته و دما در مايعات وگازها
1-4-3-ويسكوزيته نسبي  :(Relative Viscosity)
1-4-4-ويسكوزيته مخصوص :(Specific Viscosity)
1-4-5-ويسكوزيته سينماتيك  :(Kinematic Viscosity)
1-5 -انواع جريان) (Type  of  Flow
1-5- 1-جريان آرام Laminar Flow
1-5-2  -جريان متلا طم Turbulent Flow
1-5-3-معيار تعيين نوع جريان (Criteria for Type of  Flow)
1- 6-انواع سيالات : Type of Fluid
1-6-1-سيال نيوتني
1-6- 2-سيال غير نيوتني
1-6-2- 1-سيالات غير نيوتني مستقل از زمان
1-6-2-2-سيالات داراي يك تنش تسليم
1-6-2-3-سيالات فاقد يك تنش تسليم
1-6-2-4-سيالات دايلاتانت :(Dilatant Fluid)
1-6-2-5- Shear Thinning
1-6-3- سيالات غير نيوتني تابع زمانNon-Newtonian Fluid (Time-Dependent)
1-6-3-1-سيالات تيكسوتروپيك (Thixotropic)
1-6-3-2- سيالات رئوپكتيك (Rheopectic)
1-6-4-سيالات ويسكوالاستيك
1-7-اندازه گيري خواص رئولوژيكي
1-7-1-تعيين پارامترهاي رئولوژيكي
1-7-1-1-ويسكومتر قيف مارش: (The Marsh Funnel Viscometer)
1-7-1-2- ويسكومترهاي چرخشي از نوع استوانه هاي هم محور
Rotor and Bob Dimensins for Rotational Viscometers
1-8-مدل نيوتني Newtonian Model
1-8-1-محاسبه شدت برش براي سيال نيوتني
1-9- ارتباط تنش و برش و شدت برش براي مدل هاي غير نيوتني
1-9-1-مدل بينگهام
1-9-1-1-معادله بينگهام پلاستيك
1-9-2-مدل پاورلا

فصل دوم
2-1-مدل بينگهام
2-1-1-جريان درون لوله
2-1-1-1- توزيع تنش برشي
2-1-1-2-معادله جريان آرام در لوله
2-1-1-3-سرعت بحراني در داخل لوله
2-1-2-جريان داليزي  Annular Flow
افت فشار در فضاي حلقوي را با استفاده از اطلاعات زير تعيين كنيد؟
2-1-2-1-سرعت بحراني در جريان داليزي
2-2-مدل پاورلا  :Power-Law Model
شكل 2-2 : نمودار لگاريتمي رسم شده از مدل پاورلا توسط مقدار تنش برشي اندازه گيري توسط ويسكومتر
2-2-1-جريان درون لوله
2-2-2-جريان داليزي
2-2-3-سرعت بحراني براي مدل پاورلا
2-2-3-1-جريان درون لوله
2-2-3-2-جريان داليزي
2-2-3-3- جريان متلاطم
2-2-4-جريان در نازل ها
2-2-4-1- سطح مقطع نازل Nazzle Area :

فصل سوم
3-1-1-فاز مايع (يا liquid phase )
3-1-2-فاز جامد (يا solid phase)
3-2- وظايف گلهاي حفاري FUNCTIONS OF DRILLING FLUID S
3-2-1- تميز كردن ته چاه و انتقال كنده هاي حفاري به سطح زمين
شکل 3-1- قطر خارجی و داخلی
3-2-2- خنك كردن مته و لوله هاي حفاري
3-2 -3-روان كردن مته و لوله هاي حفاري
3-2-4-اندود كردن ديوار چاه و جلوگيري از ريزش آن
3-2-5-كنترل فشارهاي زيرزميني
3-2-6-معلق نگهداشتن كنده ها و مواد وزن افزاي گل بهنگام خاموشي پمپ ها
3-2-7-ترخيص شن و كنده هاي حفاري روي الك لرزان
3-2-8-تحمل بخشي از وزن لوله هاي حفاري و لوله هاي جداري
3-2-9-بحداقل رسانيدن ضايعات وارد بر سازندهاي مجاور چاه و ارائه حداكثر اطلاعات پيرامون آنها
3-2-10-انتقال توان هايدروليك پمپ ها به مته
در شكل زير، رابطه بين خواص گل و بعضي از مهمترين وظايف گلهاي حفاري را بصورت فلودياگرام ملاحظه كنيد.
3-3- سیستم چرخش گل حفاری Mud Circulation
3-3-1- پمپ های گریز از مرکز
3-3-2-آخورک اختلاط گل حفاری Mud Mixing Hopper
3-4- مخازن زمینی گل حفاری
3-5- اشکالات غیر طبیعی
3-6-مواظبت در بکار بردن مواد شیمیایی خطرناک
3-6-1-جلوگیری کردن از خطرات مواد شیمیایی
نتیجه گیری
فهرست منابع و مراجع

 
فهرست جداول
جدول 1-1-کالیبراسیون دستگاه ویسکومتر توسط آب
جدول 1-2-ابعاد باب و کاپ قابل استفاده در ویسکومتر
جدول 3-1- مشخصات مقدار نمک لازم جهت شوراب
جدول 3-2- مشخصات آب سخت


فهرست اشکال
شکل 1-1- ازدیاد طول در یک جسم جامد
شکل 1-2- مقطع جریان سیال در یک لوله
شکل 1-3- جریان سیال در ویسکوزیته
شکل 1-4- مقطع سرعت جریان درون لوله در رژیم جریانی آرام
شکل 1-5- مقطع سرعت جریان درون لوله در رژیمهای جریانی آشفته و صلب
شکل 1-6- رابطه بین شدت برش و تنش برشی در سیالات نیوتنی
شکل 1-7- رابطه بین شدت برش و تنش برشی در سیالات بینگهام
شکل 1-8- رابطه بین شدت برش و تنش برشی در سیالات فاقد تنش تسلیم
شکل 1-9- رابطه بین شدت برش و تنش برشی در سیالات تیکسوتروپیک
شکل 1-10- منحنی جریان برای سیال رئوپکتیک
شکل 1-11- ویسکومتر قیف مارش و ظرف واحد اندازه گیری
شکل 1-12- ویسکومتر دوار
شکل 1-13- مقطع جریانی سیال در ویسکومتر قیف مارش
شکل 2-1- توزیع تنش برشی در یک المان درون لوله
شکل 2-2- جریان سیال بین دو صفحه موازی
شکل 2-3-  سطح مقطع نمونه ای از یک نازل
شکل 3-1- قطر داخلی و خارجی