空气钻井环空气固两相流三维数值模拟

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1、第40卷第9期当代化工Vo1．40，No．92011年9月ContemporaryChemicalIndustrySeptember，201I空气钻井环空气固两相流三维数值模拟牛罡，吴明，王红莹，王健，胡金文(辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001)摘要：应用CFD软件对空气钻井环空气固两相流动进行数值模拟研究。模拟结果显示，不同入口速度条件下，压强分布的趋势基本一致，气体入口速度越大，压强速率变化越快；在斜井中，空气和岩屑的速度分布并不均匀，环空区域明显大于近壁面区域，最大流速发生在井筒环空区域上部，当气体流速与岩屑速度接近时，携岩效果并不理想；井筒内岩屑浓度的分布

2、并不相同，环空区域岩屑的平均浓度明显大于近壁面处。关键词：气体钻井；数值模拟；欠平衡；EULER模型中图分类号：TO019文献标识码：A文章编号：1671—0460(2011)08—0985—03Three—DimensionalNumericalModelofAirSolidTwo-phaseFlowinAirDrillingNIUGANG，WUMING，WANGHONG-ying2，WANGJIAN，HUJIN-wen(CollegeofPetroleumEngineering，LiaoningShihuaUniversity,LiaoningFushun113001，China)

3、Abstract：Thegasdrillingisadrillingtechnologythatusesairorgasasmediumtocarrydrillingcuttings．Becausethetechnologyhasfastmachinerydrillingspeed，lessdamagetothereservoirandsoon，ithasgainedmuchattention．InthisDaper,CFDsoftwarewasusedtonumericallysimulateairsolidtwo．phaseflowinairdrilling．Thesimulati

4、onresultsshowthatundertheconditionofdiferentinletvelocity，pressuredistributiontrendisbasicallyidentical，thebiggergasinletvelocity,thefasterthepressureratiochange．Intheinclinedwell，velocitydistributionsofairanddebrisarenotuniform，velocitydistributioninannularspaceissignificantlygreaterthanthatnea

5、rwall，maximumvelocityoccursinboreholeannularspaceupside，whengasvelocityapproacheswithcutingsspeed，carryingcutingsefectisnotgood；Cutingsconcentrationdistributioninboreholeisnotuniform，andcutingsconcentrationinannularspaceisbiggerthanthatnearwal1．Keywords：Gasdrilling；Numerica1simulation；Underbalan

6、ced；EULERmodel气体钻井是采用空气、氮气等气体作为循环工钻井环空气固两相流动进行三维数值模拟。对其压作液的种钻井技术，作为欠平衡钻井技术的一个强分布，流速，各组分浓度分布的规律进行分析研分支，因其钻速快、成本低和对储层伤害低，有利究，以求有效衡量空气的携岩能力和冲蚀效应，为于环保，近年来在国内外应用越来越普遍Ⅲ。20世生产实践提供必要的参考。纪70-80年代，欧、美等一些国家开始了气体钻井1算例与研究分析技术的应用，并取得快速发展。我国在上世纪60年代对四川盆地进行了气体钻井的早期探索。近年以川东北地区某工程钻井参数建立数学模型。来，国内新疆。、长庆、玉门等油田的部分油气井

7、已取井斜7。的10m环空钻井段进行模拟分析，井眼经开始应用气体钻井技术，并取得了长足进展，但316．5ram(环空外径)，钻杆127mm(环空内径)，整体技术还显得不够成熟p。尤其是对空气钻井过套关于钻杆的绝对粗超度为0．04678mm，岩屑密度程中发生偏心时环空内流场分布的变化仍需进一步2600kg／m，比热1100J／(kg·K)，导热系数为0．3研究。在国内孟英峰等人采用气体单相流动模W／(m·K)。气固两相混合物从下部人口进入，岩屑型对