The Study of non-uniform particle bed motion in pipes with Newtonian and Non-Newtonian fluids.

Prosjektet har gjennomgått flere interessante stadier siden oppstart. Arbeidet har fokusert både på numerisk simulering av partikkel "bed" transport og trykk beregninger, parallelt med eksperimenter. Til å begynne med var det fokus på transport regimer av ett enkelt "bed" drevet av skjærkrefter. Det ble funnet at bed av enten monopartikkel størrelse, eller også i kombinasjon med flere ulike partikkelstørrelser, opprettholdt bed form over ganske lange avstander. Dette sålenge strømningshastigeheten var lavere enn den typiske "løft" hastigheten. Senere er fokuset flyttet til et anda mer detaljert nivå inn mot transport fenomener av et færre antall partikler av ulik størrelse. I det siste har vi fokusert enda mer på innfangning i inter-partikkel bakevjer. Dette både eksperimentelt med høyhastighets video og med høyoppløselig 3D-CFD simuleringer. I tillegg er det laget en dynamisk modell (kvasi-2D)som inkluderer effekter som er funnet. Kreftene som virker mellom partiklene er svært kompliserte, mye på grunn av at den relevante delen av væske hastighetsprofilene er i den laminær-turbulente regionen nær både rørvegg og individuelle partikler. I så måte anser vi det pågående arbeidet som ganske nytt, med lite publisering av denne typen tilnærming med kombinasjonen av detaljerte eksperimenter, høyoppløselig CFD og dynamiske partikkel transportmodeller

All the experimental studies have generated a series of new theoretical and experimental issues, which hopefully can be directed into better understanding and modelling of particle and dune transport. Several flow loops have been built, advanced experimental optical techniques developed, and substantial numerical modelling carried out, being ready and available for master students and PhD/postdocs.

The project is addressing knowledge needs identified by OG21 (TTA3) to be able to increase the number of drilled production wells on the Norwegian continental shelf. Hole cleaning is a major concern and challenge while drilling, and in particular for extended reach in inclined and horizontal wells. The physics of multiphase particle flow is very complicated, and it is impossible to predict accurately the particle flow with many different particles, differing in size, shape, and density, in non-Newtonian fluids with multiple flow regimes. This project aims to increase the understanding of particle bed motion in beds with increasing complexity. Much work has been done on beds where all the particles are of the same shape, size, and mass. This simplifies the modelling, although obtaining numerical solutions are far from trivial. This work will be done with known particles, but the particles will have different shapes and sizes. The aim is to make a large number of measurements using the same situation and reference fluids, Newtonian and Non-Newtonian, but with different particle mixes in order to be able to determine how the variation in particle size distribution has on the particle bed movement and disintegration as the fluid flow rate increases. The work will be done at the University of Stavanger Flow Lab that has had long experience in particle-fluid experiments and state-of-the-art measurement tools. The project aim is deeper understanding of the fluid and particle transport processes during drilling by developing advanced mathematical models obtained by rigorous and carefully designed experiments.