定向井倾斜井段环空中幂律流体的稳态波动压力

以幂律模式为基础，从理论上分析了管柱在定向井倾斜井段上下运移时，稳定层流条件下钻井液粘性产生的波动压力．建立了同心环空中波动压力的解析模式，并在此基础上导出了偏心环空中幂律流体稳态波动压力的近似公式，从而为波动压力的计算提供了可靠的理论依据和计算手段，为定向井井身结构设计及井内压力控制提供了重要依据．为便于现场应用，绘制了不同情况下波动压力系数的变化规律图版．     

偏心环空中稳态波动压力的理论研究

本文从理论上分析了偏心环空中管柱上下运行时引起的波动压力,导出了偏心环空中幕律流体的稳态波动压力的计算公式,从而为波动压力的计算提供了可靠的理论依据和计算手段,为大斜度井和水平井井身结构设计及井内压力控制提供了重要依据．为方便现场使用,给出了有关系数的计算图板。     

幂律流体在定向井偏心环空内流动规律的研究

本文对定向井环室内幂律流体流动规律进行了理论分析和实验研究,建立了定向井环空流动物理模型,导出了幂律流体轴向定常层流流动的流场分布、流量和压耗模式,并对其变化规律分别作了详细分析。设计安装了定向井环空模拟实验架,对幂律流体在模拟环室内轴向层流流场和流动压耗进行了测量,并对流态变化规律、紊流压耗及内管旋转对幂律流体流动的影响作了探索性的试验研究。     

幂律流体在同心环形空间中流动的稳定性

本文将Hanks稳定性理论推广应用于研究幂律流体在同心环形空间中流动的稳定性,得到了判别其流动状态的的当量临界雷诺数(Re′_c)。Re′_c=25856/C(n,r_(io))为了便于工程应用,文中还对幂律流体在同心环形空间中轴向层流的精确解及临界雷诺数进行了数值分析,得出了r_(do)及/Re′_c的近似相关式。r_(do)=α_o(n) α_1(n)r(?) α_2(n)r(?) α_3(n)r_(io) Re′c=A_0(n) A_1(n)r_(io)~(1/T) A_2(n)r_(io)~(2/T)     

幂律流体在倾斜旋转内管的偏心环空中层流流动近似解法

英国的Luo和Peden提出了用无穷多个不同外径的同心环空代替偏心环空来求解偏心环空中流体流动问题.本文用Luo-Peden方法对幂律流体在倾斜的同心环空中层流螺旋流和倾斜旋转内管的偏心环空中的层流流动问题进行了近似求解,得出了视粘度和速度分布函数、流量计算公式以及压力梯度方程.     

偏心环空中Robertson-Stiff流体的波动压力计算模型

用窄槽流动模型模拟流体在偏心环空中的流动,结合流体流动的控制方程和Robertson-Stiff流体的流变方程,建立了稳态层流条件下的波动压力计算模型。利用自适应的辛普森积分法对其进行了数值求解,并对波动压力的影响因素进行了分析。结果表明,建立的Robertson-Stiff流体在偏心环空中的波动压力计算模型预测结果准确,采用的数值求解方法精度高,与已有的偏心环空波动压力计算模型结果对比误差在10%以内;在井眼环空处于完全偏心的情况下,波动压力梯度降低为同心环空的50%左右;当流性指数和管柱井眼尺寸比较大时,要对起下钻的速度严格限制。     

波动压力约束条件下套管与井眼之间环空间隙的研究

利用一维不稳定流动的基本方程,对套管与井眼环空间隙不同时的波动压力进行了计算,给出了环空间隙与最大井底波动压力之间的关系曲线。根据此及地层破裂压力的最大极限值,可以确定某种尺寸套管与井眼之间间隙的最小值。研究结果表明,在套管与井眼间隙相同的条件下,套管尺寸越大,井底最大波动压力也越大。从控制井底在波动压力的角度考虑,在确定套管与井眼之间的环空间隙时,大尺寸套管应采用较大的间隙。从叔动压力因素方面坏     

井内瞬态波动压力分析

本文用混合隐式特征线法求解了井内流道中的瞬态波动压力问题,给出了弹性管和可压缩流体在井内各流道组合的压力波波动方程和定解条件。文中对运动管柱(钻柱,套管)在常规井身结构内的各流道组合进行了合理的划分,得出了各种情况下瞬态压力的数值解。本文瞬态波动压力计算结果比过去通用的稳态波动压力计算值更符合井内实际,因此用本文的方法能更准确地计算井内波动压力及确定合理起下钻速度。     

定向井环空内岩屑运移机理的研究

运用实验观察方法,对定向井环空内岩屑的运移情况进行了研究和分析。从宏观上看,斜井环空内岩屑的运移状况有四种不同的流动物理模型,即:均称悬浮流动、非均称悬浮流动、移动床流动和固定床流动。在不同斜度的井眼中分别存在一个对应的临界流速.从微观上分析,岩屑床床面的岩屑颗粒承受液流的拖曳力和上举力、粒间离散力、重力和浮力的作用。对于极细的岩屑颗粒,还承受粒间粘结力。研究结果表明,环空倾角对岩屑运移有一定的影响。倾角越大,越不利于岩屑的运移。液流流速越大,岩屑的运移越快。     

具产出压力的幂律流体的流动问题

给出了具产出压力的幂律体的一维流动的数学模型,它的一个初边值问题归结为一个新的自由边界问题.对m=1的情形,此问题等价于一个抛物拟变分不等式.对m≥1的一般情形我们得到了唯一性定理,而当m=1时存在性也得到了.     

定向井破裂压力预测方法及计算参数敏感性分析

定向井破裂压力预测是正确设计安全钻井液密度窗口,确保井壁稳定,减少井漏、井塌而引起的井下事故的基础。利用测井资料可以方便快捷地计算定向井破裂压力,使用Eaton模型、Stephen模型和多孔弹性模型对4口井3个深度点分别进行了地层破裂压力计算分析,并给出了3种方法计算地层破裂压力的误差,结果表明多孔介质弹性斜井模型更为适应任意井斜、方位的斜井,可达到较高的精度。同时,对影响该模型中破裂压力大小的计算参数进行了敏感性分析,为准确分析定向井破裂压力提供了重要技术参数。     

拟瞬态井内波动压力预测模型

本文基于对井内瞬态波动压力预测模式中的影响因素的敏感性分析,及近几年对井内波动压力理论和全尺寸井实测研究,提出了新的预测井内波动压力的“瞬态化的稳态”预测模型．该模型考虑了井内流体的压缩性、流道弹性、运动管柱底端空井眼长度和运动管柱纵向应变及惯性力影响。该模型预测值比目前广为应用的稳态模型预测值更接近并内实际波动压力值,这将有助于井身结构设计的科学性、钻井液密度确定和井下复杂事故的控制。     

倾斜偏心环空中宾汉流体层流流动

本文应用流体力学中的运动微分方程,建立了宾汉流体在倾针偏心环空中的层流流动模型。通过求解徽分方程得出了宾汉流体在该流动条件下的精确流速分布公式,并由此分析了倾针偏心环空宾汉层流流动特征,然后证明了当环空流速较高时,也就是当宾汉流体的屈服值г。与单位长度压降的比值较小时,宾汉流体层流最大流速“半径”P近似等于相同条件下的牛顿流体最大流速“半径”p1。文中也分析了由此产生的误差,结果表明当屈服值T。与单位长度压降的比值小于或等于0.01米时,相时误差不超过1,27%;最后进一步提出了精确计算该流动条件下的宾汉层流流量公式及压降公式。     

圆管中幂律流体非稳态流控制方程的一种近似解法

利用线性化平均方法和Laplace变换,将非牛顿流体非稳态管流问题中一个不可用解析方法求解的二阶变系数偏微分方程转化为可解的近似常微分方程,并以积分的形式给出了原方程的近似解析解.