宾汉流体偏心环空轴向层流流场的研究

本文对宾汉流体偏心环空轴向层流流场进行了理论分析,导出了速度分布、视粘度分布、分层雷诺数分布和流量的计算公式。大量实验数据与理论计算结果吻合。由此证明这些公式是正确的,可以作为定向井水力参数设计的理论依据。     

宾汉流体在钻井同心环空内轴向层流核及压降计算

针对石油钻井过程中钻井液在环形空间内的特点.对宾汉液体在钻井同心环空内轴向层流流动时流棱及流动压降进行了精确的理论分析.利用圆柱坐标系.导出了流场分布、流核尺寸及流动压降的理论计算公式.给出了便于现场应用的计算模式及有关的计算图表.有助于准确确定直井钻井过程中环空流核尺寸及流动压降.为更好地进行水力参数和钻井液流变参数设计,提供了参考依据.文中还从理论上对比分析了以前常用简化计算公式的计算误差.     

Cross流体在圆管和环空内流动流场的摄动解

Cross流变方程比较复杂,用该方程难以求解Cross流体在圆管和环空内流动流场。本文由圆管内和环空内的Cross流变方程和力平衡方程推导出控制方程,再利用摄动法解出Cross流体在圆管和环空内流动的速度分布式,由此可以得到Cross流体在圆管和环空内流动的各种规律。     

使用四次方程求根公式精确计算宾汉流体圆管轴向层流压降

在计算宾汉钻井液在钻具中的层流压降时,需要求解一个4次代数方程;以往通常使用数值迭代方法或者近似公式进行计算。使用代数方程根式解理论,得到了这个方程的解析解公式。     

圆管内宾汉流体湍流流场的数值模拟

依据牛顿流体中建立的标准Ｋ－ε湍流模型这一基本思想，考虑宾汉流体本构关系的特点，建立了适用于求解宾流流动的控制方程。采用压力耦合半隐式算法，对管内宾汉流体紊流强度及流速分布进行了数值计算研究，取得了与实测值吻合较好的结果。     

内管轴向运动对环空内宾汉流体流动规律的影响

为了分析内管的运动对宾汉流体在环空内流动规律的影响，将宾汉流体的本构方程和运动方程相结合，利用因次分析的方法，得到了宾汉流体在内管作轴向运动时环空内的速度分布。在此基础上分析和讨论了内管运动对宾汉流体在环空内流动时的柱塞尺寸、速度分布、平均速度、柱塞速度、摩擦系数和流量等的影响。结果表明，内管的运动对柱塞大小没有影响，但会影响到柱塞位置，同时内管的运动速度和方向将改变环空的平均速度、柱塞速度、摩擦系数及流量，并使内侧速梯区的速度分布曲线产生移位。     

宾汉流体与颗粒间的密相两相湍流研究

参照密相液固两相湍流方程，并考虑到宾汉流体的本构关系，建立了描述汉流体与颗粒间的两相湍流流动的控制方程，编制了计算程序，为数值计算奠定了理论基础，采用IPSAR（Inter Phase Slip Algorithm Revised）算法，对直圆管内的宾汉流体与颗粒间的两相湍流流动进行了数值计算研究。结果表明：在直圆管中，颗粒相的速度分布比较均匀，且其在壁面处高于宾汉流体，随着屈服应力的增加，两相主流速度均减小，同时宾汉流体动能有减小的趋势，而颗粒相体和浓度则呈现出增加的趋势，因此宾汉流体的了应力及对其湍流流动有重要的影响。     

Bingham流体在层流反应器中的停留时间分布

依据Bingham流体在层流反应器中的速度分布，导出流体停留时间分布函数E（θ），F（θ）的数学表达式。     

垂直环空气液两相流流型的实验研究

针对国内外井涌理论中存在的问题，对空气－水、空气－泥浆两相流系统进行了实验研究．用垂直环空管流实验架、井眼数据测量与传输遥测系统，以及计算机实时数据采集系统，获取了大量实验数据．在此基础上，绘制了空气－水、空气－泥浆两相流的流型图，并利用回归分析的数学方法获取了空气－泥浆两相流泡状流向弹状流过渡的过渡区数学模型．     

锆冻胶压裂液管流特性的实验研究

采用管道流动装置对同一浓度不同温度下锆冻胶压裂液的流动特性进行了实验研究。文章认为,锆冻胶压裂液属粘弹触变性流体。实验结果表明,在实验的切变速率范围内,剪切应力和切变速率的关系曲线可划分为三个区域,每个区域均可用Herschel-Bulkley模式来描述,并分别得到不同情况下的极限动剪切应力、稠度系数和流变指数值。文章还得出了视粘度随温度的变化关系,并就锆冻胶压裂液在油气田开发过程中所涉及的几个问题进行了探讨。     

磁化钻井液应用性试验研究

在较大的场强范围内．对钻井液应用性磁化参数进行了试验研究．结果表明，磁处理技术在降粘、降切和抑制粘土造浆方面，具有其它处理工艺不可替代的良性作用．文中介绍了关于磁记忆时间、磁化级数和次序、钻井液密度及磁化强度等方面的试验与结论，认为选用磁场强度为５００ｍＴ的磁化器，效果较好；如同时考虑使用效果和价格性能比，则以设置２００ｍＴ和５００ｍＴ的磁化器各一台为宜     

钻井液动滤失的实验研究

用自制的高温高压钻井液动滤失模拟装置对胜利油田渤深四井井浆进行了动滤失实验研究。实验发现,钻井液的动滤失与静滤失不同,静态下滤失形成的滤饼厚而虚,渗透率大;动态下滤失形成的滤饼薄而韧,渗透率小。剪切速率增加,井浆的平衡动滤失速率增大,其原因主要是高剪速下形成的滤饼明显变薄。压差增大,井浆的初滤失量增大,但平衡动滤失速率却基本不变,这是因为随压差增大,所形成滤饼的渗透率与厚度的比值相应减小。温度升高,井浆的平衡动滤失速率增加,在20～150℃范围内两者呈良好的指数关系。     

水平井筒变质量流体流动实验研究

设计并建立了水平井筒变质量流体流动的模拟实验装置。对具有射孔完井的水平井筒变质量流动特性进行了实验研究,利用先进的数据采集系统获取了大量的实验数据。对水平井井筒单孔眼段流体的流动阻力损失分析可知,流动阻力由三部分组成：管壁摩擦阻力、加速损失和混合损失。通过对实验数据进行处理,得出了混合损失和主流流速与孔眼流速之间的关系。对于一定的主流流速,混合损失随孔眼流速的增大而增大;对于一定的孔眼流速,混合损失随主流流速的增大而增大,此时流体流入孔眼对水平井筒中流体流动的影响比较显著,从而增加了井筒中流动的复杂性。实验数据的回归结果表明,在本实验条件下,主流流速和孔眼流速是造成混合损失的主要因素。     

牛顿流体圆管紊流流动及顶替规律研究

本文应用紊流力学中圆管紊动微分方程式及普朗特关于总应力沿管径不变的假设,再考虑普朗特的混合长度理论,径过严密的数学推导,得到了一个新的圆管轴向紊流时均流速分布公式.这些公式由于保留了粘滞应力项,因而理论上比普朗特的圆管紊流公式更为合理.最后,基于上述分析,导出了牛顿流体圆管紊流顶替速度分布公式及界面位置公式.