岩屑床层移运动内在机理的分析

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1、第卷第期西南石油学院学报年月阮岩屑床层移运动内在机理的分析王艳辉罗平亚‘石汕开发系,,、摘要环空内底层的宕清未作层移达动因其浓度较高而又藕分散相固休故其性质和连埃分于,、单硕岩淆均有很大差异本文根据能童原理分析了岩屑领拉层与层之问相互摩攘曦往及流休的、,耘滞作用千因素对碰撞的倾率和动全传递层移宕淆问离散力和摩徐力千内应力的形响关系这些结论对于认识和研究层移岩两来的宏观现律是十分重要的,,环,主题词宕屑来层移运动水平开开眼净化形空问流动中图法分类号概述,随着人们对水平井技术的日益垂视和世界各地水平井数量的逐渐增多水平井携岩技术‘,,的研究和应用也获得了高度的重视通过大量的实验研究总结出

2、一条定型的实验定律即水,,平井环空紊流有利于岩屑的携带但缺乏相应的理论分析工作在理论方面提出了岩屑床双,层模型田其实质是分析岩屑床在流体拖曳力和壁面阻力作用下整体滑移的临界水力条件然,,,而岩屑床是由松散的粒状材料组成不同于密实体因而在流场中液流的拖曳力作用不仅局,。,限于岩屑床的表面而且还深入床面以下的各层岩屑中如流速较小床面图中的、、,面一部分颗粒在流场的脉动作用下已以沿移滚动二者统称接触质跃移的形式运动另一,,部分颗粒则因其自重及粒问离散力所产生的摩擦力已足以抗衡水流拖曳力而依然不动形成。,,静止岩屑床液流拖曳力增大后不仅上层的颗料已不能保持静止而且次一层的颗料也开始,运动不断

3、向深,。运动随液流的不断加强层发展这时静止床而由图中平面下移到图。,,中的平面在这两个平而之问的颗料因其周围受到其它颗料的约束运动时只能成层,,,地移动速度由上而下递减显然层移岩屑床是作剪切运动同时各层之问的颗粒会感受到与运动方向垂直的离散,,力的作用使它们之问的距离较静止时大即层移运动后岩屑问的孔隙度,。,,增大出现离散剪胀因此层移运动改变了岩屑床的内部结构液流速度的进一步增大提高了,。颗粒问的碰撞强度加强了粒问层移的离散力,,山这些认识表明环空紊流流场作用下的岩屑床具有流动属性利用目前的双层滑移模型。,、无法准确地反映岩屑的运移机理因此本文将从流场与颗粒间颗拉与颗粒问的相互作用去

4、一一仪稿西南石油学院学报年认识岩屑床具有流动性的内在机理岩屑层移运动的物理实质在环空紊流作用下底侧岩屑床,作层移运动跃移质运“遵循的物理规接触质律可概括为岩渭床、了、,岩屑悬移质运动层移运动是一跃接移触质、‘、种剪切运动,运动包括各层颗粒恳浮区之间的剪切运‘、‘产、里沙、尹、产卜动以及顺粒与水流悬移质运动周困液体间的剪切运动为鑫器“推移质运动维持剪切运尴层移区层移质运动,动沿运动的丁下协止岩爪床方向必有一个岩屑床,推进的力对,图流场对层移岩屑床发展过程的作用环空流该动力就是压差。。,因此颖粒要保持运支持的力由岩屑床通过两种不同的机理传递到分散在液体中的固体颗粒上对于层移,,”粒间离散

5、岩屑这个力来自颗粒与颗粒问相互碰恤以后所产生的垂直方向的动量交换冬,尸。其中为携岩液流的剪切力山两部分组成颗粒相互碰恤以后通过板流,‘则为颗粒周围的液体发生方向的动量交换所产生的颐粒剪切力变形后所产生的液件剪望,,,力前者与分散的固相有关后者与连续的液相有关随着层移质运动强度的加大越采越,,,而甘越来越小即紊动的强度越来越弱整个层移质运动宏观呈层流流态运移层移岩屑间的碰撞频率,,如图所示的层移岩屑床剪切流动单元分析颗粒与颗粒与流体间的相互作用‘,设层移质颗粒的瞬时速度可表达为平均速度石与脉动速度之和即第期王艳辉等岩屑床层移运动内在机理的分析,一、尹、十‘·中图层移质剪切流动分析单元示

6、意图图碰撞接触点顺拉速度分析图‘石砚,,,式中为单位方向向量分量假设在任〔幻范围内为各向同性分布即为与方向无关的,,常盆在层移质运动过程中维持层移平均运动的力做的功一部分不断地转化为颗粒的动能,’,、并与颗粒的脉动速度相关同时山于颗粒问的非弹性碰恤颗粒间的滑移摩擦及顺粒’’‘一‘一产,”“劝砂’州、要’”刁,,、’,”,’、梦“‘,”’曰’、,”一一了”一二一一”一,与粒间流体相对运动的粘性阻力部分地转化为热能为维持层移质稳定运动的平衡条件平均运动做的功转换为紊动动能的速率必须等于脉动导致能量热耗散的速率设平均运动作用,在一顺粒的紊动动能它必须克服层移质内的剪应力平均运动供给单顾顺粒

7、能盆的,’、碑,’‘冬、,,’、’“一’一、‘片”户“司,曰厅护卜价声材护,例”州一一““一”一一,,,,,,速率为其中是待定的时问问隔它反映颗粒获得脉动速度的时间为保证层移森‘’‘,’’,一’‘“”劝’、、泌叭“”砚’,冷‘酒,甲”六‘协叭秘妙叨樱仄,“,,质的稳定层流运移此部分能量必须在相同时间内热耗散掉为确定耗散’能址所浦’‘’、’’‘‘’‘弓’,一’刁‘’‘’‘’一’’”碑“““一’””“””’告一,月’”一“一一,’”,”顾粒的碰撞次数必须建立单