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幂律流体在偏心环空中的流动——流量与压力梯度

O前言 非牛顿流体在偏心环形空间中流动问题的研究,对解决定向井和水平井钻井时的携屑与固井时的顶替效率问题都具有很重要的意义。近年来,笔者对该问题进行了一系列理论与实验研究〔‘一’〕。本文就是在前面研究的基础上,推导了幂律流体在偏心环空中流动的流量与压力梯度关系式。在工程实标中,可根据不同的需要,用该式进行流量或压力计算。1基本理论儿卫物理摸型 现考虑幂律流体在横截面如图1所示的偏心环形空间中作轴向层流流动,并建立柱坐标系(r,夕,z)。假设: (l)流动是稳定的,即对于所有物理量均有粤二。; ’-。二,,‘一’·’‘~’J一’‘一‘心‘了”.~一~一切’J决图1偏心环空横改面示意四(2)除压力外所有物理量均有早三。; OZ,。、二书介二*热二卜佑,八*日n助_即_八*,,*。胡n。、;丫痴。、,一、几、。,月、/J矛仁匕少r〕匕节凡四J一决代i门刀门IJ,川J只石一又二一V。公粼尹l、了夕勺己!刊口Ujul月布丁书工山以l,‘口...  (本文共7页) 阅读全文>>

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聚合物驱油井产出液在抽油杆做轴向运动的井筒中的流动——理论,计算和应用

在采油过程中,由于油井较深的缘故,抽油杆在油管中是处于偏心位置的,聚驱井产出液在抽油杆做轴向运动的井筒中的流动问题就是非Newton流体在内管做轴向运动的偏心环空中的流动问题。本文研究了非Newton流体在内管做轴向运动的偏心环空中的流动规律及其在聚驱抽油机井杆管偏磨防治中的应用。在理论上,分别用二阶流体和幂律流体模型描述聚合物驱油井产出液的非Newton流变性;分别建立了双极坐标系下二阶流体和幂律流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的控制方程及边界条件和初始条件方程;建立了幂律流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中流动的稳定性参数和流体在内管壁上的压力分布计算公式;建立了二阶流体在内管做轴向运动的偏心环空中流动的流体在内管壁上的压力分布计算公式。在计算上,分别以HPAM水溶液和HEC水溶液为例,数值计算了幂律流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中的流动,得出了这种流动的速度,流量,压力和稳定性参数分布;数值计算了二阶流体在...  (本文共117页) 本文目录 | 阅读全文>>

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幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的稳定性参数H’

所谓内管做行星运动,即构成环空的内管在围绕自身轴线旋转(自转)的同时,也围绕外管的轴线旋转(公转)。内外管之间的环空中非Newton流体由于内管的公转和自转以及外加压力梯度引起的流动即为非Newton流体在内管做行星运动的环空中的流动。研究非Newton流体在内管做行星运动的环空中流动的稳定性参数具有学术理论和工程实际意义。由非惯性运动坐标系的引入,使得流体在内管做行星运动的环空中流动的分析变得大大简化;由流动的连续性引进流函数,使流体动力学基本方程未知量的个数减少一个;由Descartes直角坐标系向双极坐标系的变换,使流体动力学基本方程的求解域由偏心环域变为矩形域,使对边界条件的处理大大简化,从而在非惯性运动双极坐标系中建立了幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的动力学基本方程组。从运动双极坐标系下幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的运动方程出发,引入Hanks流动稳定性理论,建立了判断幂律流体在内管做行星运动的环空中由层...  (本文共140页) 本文目录 | 阅读全文>>

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偏心环空中做轴向运动的内管所受粘弹性流体作用力的数值计算

聚合物驱作为一种主要的三次采油方法,虽然在大庆油田取得了较好的驱油效果,但是聚驱抽油机井也产生了诸如泵效下降、抽油杆偏磨、杆管断脱、检泵周期缩短等问题。这些问题的产生与产出液的粘弹性特征不无关系,而抽油杆在油管中又往往处于偏心的位置工作,这更加重了以上问题的产生。因此,研究聚驱工况下抽油杆所受产出液的作用力,数值计算偏心环空中做轴向运动的内管所受粘弹性流体的作用力,对于聚驱井抽油机工作参数的优选,防止抽油杆偏磨具有重要的工程实际意义。本文采用了变系数二阶流体本构方程来描述聚驱井产出液的粘弹性流变性;建立了双极坐标系下变系数二阶流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的基本方程,并进行了数值求解;给出了偏心环空中做轴向运动的内管所受粘弹性流体作用力的计算公式,数值计算了内管所受粘弹性流体的作用力,并分析了偏心度、内管冲程、冲次等因素对作用力大小及方向的影响。数值计算结果表明,对于变系数二阶流体在内管做轴向匀速运动的偏心环空中的...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

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幂律流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中的非定常流

在采油过程中,由于油井较深的缘故,抽油杆在油管中是处于偏心位置的,可以把聚驱井采出液在抽油杆和油管所形成的偏心环空中的流动视为幂律流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中的非定常流动。本文研究了幂律流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的流动规律。在理论上,用幂律流体模型描述了聚合物驱油井产出液的非Newton流变性;建立了双极坐标系下幂律流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的控制方程及边界条件和初始条件方程;建立了双极坐标系下幂律流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中流动时瞬时流量和流体在内管壁上的压力分布计算公式。在计算上,以HPAM水溶液为例,数值计算了幂律流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中的流动,得出了这种流动的速度,流量和流体在内管壁上的压力分布;分析了环空偏心度以及内管冲程和冲次对流体速度分布的影响;分析了环空偏心度和内管轴向运动对流体在内管壁上压力分布的影响。在实验上,通过不同重量百分比浓度的HPAM水溶...  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>

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幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的二次流

所谓内管做行星运动的环空是指:构成环空的内管不仅绕其自身轴线自转,而且还同时绕环空外管的轴线公转。研究非 Newton 流体在内管做行星运动的环空中的流动具有学术理论意义和工程实际意义。 本文研究了幂律流体在内管做行星运动的环空中的流动的二次流分布。 在理论上,引入了非惯性坐标系,使得流体在内管做行星运动的环空中的流动的分析变得大大简化;由流动的连续性引进了流函数,使流体动力学基本方程的未知量的个数减少一个;由Descartes 直角坐标系向双极坐标系的变换,使流体动力学基本方程的求解域由偏心环域变为矩形域,从而在非惯性双极坐标系中建立了这种复杂流动的流函数—轴向速度方程及边界条件方程。 在计算上,利用上述流函数—轴向速度方程及边界条件方程,采用有限差分方法数值计算了幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的二次流分布,绘制出二次流分布图,分析了二次流分布与偏心度、内管自转和公转速度之间的关系。并以牛顿流体为例,把利用本文的数值计算...  (本文共89页) 本文目录 | 阅读全文>>