انجمن مهندسی شیمی ایران مهندسی شیمی ایران 1735-5400 مقالات آماده انتشار 2026 06 15 Investigating the effect of temperature and pressure changes on drilling fluid filtration using computational fluid dynamics بررسی تأثیر تغییرات دما و فشار بر فیلتراسیون سیال حفاری به کمک دینامیک سیالات محاسباتی 245607 10.22034/ijche.2026.568871.1578 FA روناک اعظمی فارغ التحصیل کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی نفت و زمین انرژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر محسن ده ودار استادیار گروه مهندسی نفت، دانشکده مهندسی نفت و زمین انرژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر احمد رضا ربانی استاد تمام دانشکده مهندسی نفت و زمین انرژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر یونس علیزاده استاد، دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر Journal Article 2025 12 26 A primary challenge in the oil and gas industry involves managing filtrate invasion into the formation. This study identifies temperature, pressure, and particle size distribution as the critical parameters governing the filtration process. By integrating standard laboratory experiments with Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations via ANSYS Fluent, the proposed model was rigorously validated against empirical data. Findings indicate that while both temperature and pressure correlate positively with filtrate volume, temperature exerts a more substantial influence. Specifically, a 50°F temperature increment led to a 30% increase in filtrate volume and a 5% increase in filter cake thickness. Conversely, increasing pressure to 250 and 500 psi resulted in a 5% and 10% reduction in cake thickness, respectively. Furthermore, while higher solid concentrations effectively curtailed filtrate loss, they led to disproportionately thicker cakes. The study also observed that coarser particles settle initially, followed by a transition to finer particle dominance as the cake matures. The simulation revealed that cake formation initiates at the model boundaries, with the bulk of development occurring within the first 150 seconds. Additionally, higher concentrations of bridging agents were found to accelerate the bridging mechanism, thereby reducing spurt loss. Ultimately, the high degree of alignment between the simulation and experimental results suggests that this validated CFD model provides a cost-effective, reliable alternative to expensive HTHP testing, offering critical insights for optimizing drilling fluid rheology. یکی از چالش‌های مهم در صنعت نفت، کنترل میزان صافاب نفوذی درون سازند است. در این پژوهش، دما، فشار و اندازه ذرات به‌عنوان پارامترهای اصلی فرایند فیلتراسیون انتخاب شدند. آزمایش‌های استاندارد همراه با شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی در نرم‌افزار فلوئنت انجام شد و مدل شبیه‌ساز با داده‌های آزمایشگاهی اعتبارسنجی گردید. نتایج نشان داد افزایش دما و فشار موجب افزایش میزان فیلترات می‌شود؛ با این تفاوت که دما اثر محسوس‌تری دارد. افزایش دما هر 50 درجه فارنهایت، فیلترات را 30 درصد و ضخامت کیک گل را 5 درصد افزایش داد، در حالی‌که فشار در 250 و 500 psi ضخامت کیک را به‌ترتیب 5 و 10 درصد کاهش داد. افزایش غلظت جامدها باعث کاهش فیلترات و افزایش ضخامت کیک گل شد. همچنین قطر بزرگ‌تر ذرات موجب افزایش فیلترات و ضخامت کیک گردید. در فرایند فیلتراسیون، ابتدا ذرات درشت رسوب کرده و با رشد کیک، سهم ذرات ریز بیشتر می‌شود. تشکیل کیک گل از نواحی کناری آغاز و در 150 ثانیه نخست شبیه‌سازی بخش عمده آن شکل گرفت. افزایش غلظت ذرات پل‌زنی نیز فرایند را سریع‌تر کرده و ریزش اولیه را کاهش داد. این مدل شبیه‌ساز با نتایج مطالعات پیشین همخوانی داشته و می‌تواند جایگزینی کم‌هزینه و دقیق برای دستگاه‌های گران‌قیمت آزمایش در دما و فشار بالا باشد. به‌طور کلی، تغییرات دما اثر بیشتری نسبت به فشار بر میزان فیلترات و ویژگی‌های کیک گل نشان داد و نتایج حاصل، راهکار مناسبی برای پیش‌بینی و بهینه‌سازی خواص فیلتراسیون گل‌های حفاری فراهم می‌کند.