钻井环空固液两相流压降模型理论分析

针对直井钻进过程中环空内岩屑运移的特点，对环空中固液两相流动压降进行了理论分析。采用因次分析的方法综合考虑了影响压降的诸多因素，导出了固相摩阻系数与傅劳德数之间的关系，提出了总摩阻系数的理论计算公式，修正了过去计算环空压降时忽略固相引起的压降，为准确进行水力优化设计提供了参考依据。     

钻井环空固液两相流压降模型理论分析

针对直井钻过程中环空内碉屑运移的特点，对环空中固液两相流动压降进行了理论分析。采用因次分析的方法综合考虑了影响压降的诸多因素，导出了固相摩阻系数与傅劳德数之间的关系，提出了总摩阻系数的理论设计者公式，修正了过去计算环空压降时忽略因相引起的压降，为准确进行水力优化设计提供了参考依据。     

一种新的流变模式及其应用性评价

在评价现有流变模式的适应性和优缺点的基础上,提出一种新的4参数流变模式,利用回归分析的数学方法对各流变模式的流变参数进行数据处理,并对各流变模式的参数确立和评价进行研究,应用不同类型的钻井液测量数据对各流变模式进行回归计算与分析.结果表明:在试验用的6种钻井液中,4参数流变模式能较好地反映各剪切速率下的钻井液流变性,最为精确,拟合效果最好,适用于各种钻井流体;拟合效果由好到差依次为4参数、赫-巴、卡森.幂律、宾汉模式.     

非牛顿流体管流压耗计算的通用广义流性指数法

研究非牛顿流体管流的传统广义流性指数法是在假定广义流性指数n'为常数的前提下得到的。严格意义上只有幂律流体才符合这种情况,对于其它非牛顿流体只能做n'为常数的近似处理。另外,没有给出n'的通用计算方法,后来的研究都沿用n'为常数的假设。在总结分析传统广义流性指数法不足及前人研究基础上,对该方法进行了扩展应用。基于通用圆管流量方程给出了各流变模型管壁剪切速率、剪切应力计算方法,进而给出了n'的理论计算方法,这种方法不以n'是常数为前提,且适用于所有流变模式。在不假定n'为常数的情况下导出了广义雷诺数的一般表达式,建立了统一的压耗计算模型。与室内实验数据对比分析表明,该方法对非牛顿管流压耗具有很高的预测精度。该方法的提出为一些复杂但更为精确的流变模式在工程领域推广应用打下了良好的理论基础。     

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。     

起下钻时井眼内动态波动压力的预测

以流体力学不稳定流动的基本理论为基础，建立了钻井起下钻作业过程中井眼内动态波动压力预测的理论模型。介绍了动态波动压力的基本方程及求解该方程的特征线差分和方格网加插值的求解方法。给出了考虑不同井身结构、钻具组合、钻头和喷嘴（包括泥包钻头）、起下速度和加速度变化等因素后边界条件及初始条件的处理方法。以算例的形式介绍了模型的应用情况。     

直井钻井液粘性产生的波动压力的理论分析

本文从理论上分析并计算了直井起下钻(或下套管)过程中由泥浆粘滞作用引起的波动压力。分别用牛顿模式和幂律模式导出了起下钻(或下套管)过程中环空内泥浆层流流动的流速分布公式和波动压力计算公式。给出了便于现场使用的计算模式和相应的计算图表。这些模式和图表对于现场准确计算波动压力,以便更有效地控制起下钻(或下套管)速度及相应的泥浆性能,确保井下安全,有一定参考价值。文中评价和分析了以前常用的近似简化计算方法。     

井下钻井液密度简易计算方法

 针对目前井下钻井液密度的计算问题, 在综合已有的复合模型、经验模型计算法的基础上, 结合现场钻井液运用情况, 提出一种适用于高温高压下钻井液密度的简易计算方法。分别研究液相水、液相油密度随井下温度、压力的变化规律, 并考虑实际钻井液液相水、液相油的组分, 根据体积比系数计算井下钻井液的密度值。选取具有一定代表性的水基、油基钻井液进行实例验证, 结果表明该简易计算方法的计算精度能够满足工程要求, 且具有计算简便、可操作性强等优点。     

不同流变模式钻井流体圆管层流压耗的通用精确算法

钻井工程常用的管流压耗分析方法计算精度低,且不能适应一些相对复杂的流变模式。在已知流变方程的条件下,利用通用圆管流量方程建立流量与管壁切应力或管壁剪切速率的精确关系式,通过该关系式由给定的流量求解管壁切应力,进而获得圆管层流压耗精确值。这种方法适用于所有流变模式的钻井流体圆管层流,具有普适性好、建模过程简单、模型精度高等特点;室内试验表明该算法相对于传统算法是一种更加精确的圆管层流压耗计算方法;该方法的提出为一些复杂的流变模式在钻井工程及其他工程领域的推广应用提供了良好的基础。