Research on Apparent Friction Factor in Perforated and Slotted Horizontal Filters to Dewater Opencast Mines Using Numerical Analysis

• Autorzy: Tran Duc Huan , Pham Duc Thien

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2020-02-24

Warianty tytułu

PL

Badania nad widocznym współczynnikiem tarcia w perforowanych i szczelinowych filtrach poziomych do odwadniania kopalń odkrywkowych przy użyciu analizy numerycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the mining industry, the horizontal wells have been using for dewatering purpose for several years. Due to unique characteristics, those horizontal filters are recommended to balance both the mechanical strength and hydraulic performance. Pressure drop along the horizontal well is one of the essential factors that affect the performance of a wellbore, the dewatering capacity as well. The pressure drop is caused due to four separate factors: wall friction, perforation roughness, inflow acceleration and mixing effects. In this publication, numerical analysis was implemented with different types of perforated and slotted pipes to investigate the effects of two later factors: inflow acceleration and the mixing effects. The simulated data using ANSYS 14.5 was analyzed using universal velocity distribution law in combination with the roughness function and influx flow. The results revealed that the apparent friction factor is a linear function of roughness friction factor and the total inflow rate ratio.

PL

W ostatnich latach, w przemyśle wydobywczym studnie poziome są wykorzystywane do odwadniania. Ze względu na wyjątkowe właściwości te filtry poziome są zalecane, aby zrównoważyć zarówno wytrzymałość mechaniczną, jak i wydajność hydrauliczną. Spadek ciśnienia wzdłuż odwiertu poziomego jest jednym z podstawowych czynników wpływających na wydajność odwiertu, a także wydajność odwadniania. Spadek ciśnienia jest spowodowany czterema odrębnymi czynnikami: tarciem o ścianki, chropowatością perforacji, przyspieszeniem dopływu i efektami mieszania. W niniejszej publikacji zaimplementowano analizę numeryczną różnych typów rur perforowanych i szczelinowych w celu zbadania wpływu dwóch późniejszych czynników: przyspieszenia dopływu i efektu mieszania. Symulowane dane za pomocą oprogramowania ANSYS 14.5 zostały przeanalizowane przy użyciu uniwersalnego prawa rozkładu prędkości w połączeniu z funkcją chropowatości i przepływem napływowym. Wyniki wykazały, że widoczny współczynnik tarcia jest liniową funkcją współczynnika tarcia chropowatości i współczynnika całkowitego napływu.

Słowa kluczowe

EN

apparent friction factor; perforation roughness; total inflow rate; horizontal filters; dewatering; opencast mines

PL

widoczny współczynnik tarcia; chropowatość perforacji; całkowity napływ; studnie poziome; odwadnianie; kopalnie odkrywkowe

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2020
• Tom: no. 2, vol. 1
• Strony: 193--199
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Tran Duc Huan

• Hanoi University of Mining and Geology, 18 Vien street, Hanoi, Vietnam

autor

Pham Duc Thien

• Hanoi University of Mining and Geology, 18 Vien street, Hanoi, Vietnam

Bibliografia

• 1. Abdulwahid, M., Dakhil, S., & Injeti, N. (2013). Numerical Investigation of the Turbulent Flow Parameters Distribution in a Partly Perforated Horizontal Wellbore. Vol. 9(ISSN: 1857-7881), pp. 372-387.
• 2. Eichler, R., & Drebenstedt, C. (2014). Innovative Dewatering Concepts for Open Cast Mines Using Horizontal Wells (HDD-Wells). Mine Planning and Equipment Selection, pp. 697-706.
• 3. Huan, T. D. (2017). Numerical Research on the Pressure Drop in Perforated and Slotted Pipes used as Horizontal Filter. Freiberg, Germany: TU Bergakademie Freiberg.
• 4. Jiang, W., Sarica, C., Ozkan, E., & Kelkar, M. (2001). Investigation of the Effects of Completion Geometry on Single-Phase Liquid Flow Behavior in Horizontal Wells. Vol. 123, pp. 119-126.
• 5. Mansel, H., Drebenstedt, C., Jolas, P., & Blankenburg, R. (2012). Dewatering of Opencast Mines using Horizontal Wells.
• 6. Su, Z., & Gudmundsson, J. (1998). Perforation Inflow reduces Frictional Pressure Loss in Horizontal Wellbores. 19, pp. 223-232.
• 7. Su, Z., & Gudmundsson, J. S. (1994). Pressure Drop in Perforated Pipes: Experiments and Analysis.
• 8. Thien, P. D., & Huan, T. D. (2018). Numerical Analysis of Friction Factor in Perforated and Slotted Horizontal Filters used to dewater Opencast Mines. Earth Sciences and Natural Resources for Sustainable Development (ERSD). Hanoi, Vietnam: Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam.
• 9. Tran, D. H., & Drebenstedt, C. (2015). Considerable Aspects to Select Filter Wells for Dewatering. Scientific Reports on Resources Issues, pp. 199-204.
• 10. Tran, D., & Drebenstedt, C. (2014). Challenges during Horizontal Directional Drilling (HDD) Wells Installation for Dewatering Opencast Mines. Scientific Reports on Resources Issues, pp. 135-145.
• 11. Ze Su, & Gudmundsson, J. (1993). Friction Factor of Perforation Roughness in Pipes.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).