基于赫巴流体的偏心环空波动压力数值模拟.pdf

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1、石油机械2014年第42卷第3期CHINAPETROLEUMMACH1NERY．．钻井技术与装备基于赫巴流体的偏心环空波动压力数值模拟郭宇健李根生宋先知田守增王梦抒(中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室)摘要：基于牛顿流体、幂律流体以及卡森流体建立的偏心环空稳态波动压力预测模型计算过程对计算机的硬件要求较高，在现场条件下并不适用。为此，基于钻井液赫巴流变模式，利用Fluent软件对起下钻波动压力进行了计算，并将计算结果与现场广泛应用的压力模型及室内试验数据进行了对比验证。建模时采用一阶迎

2、风格式对动量方程的对流项进行离散，壁面设为非滑移壁面。分析结果表明，数值模拟结果与现存的同心环空计算模型及同心、偏心室内试验结果具有很高的一致性，最大误差不超过8％流动指数、钻柱井简直径比以及钻柱偏心度对波动压力影响较大，在窄间隙工况或具有高流动指数流体的情况下应严格控制起下钻速度。关键词：赫巴流体；波动压力；偏心环空；等效速度；流动指数；偏心度中图分类号：TE242文献标识码：Adoi：l0．3969／j．issn．1001—4578．2014．03．002Herschel-BuckleyFlui

3、d-basedNumericalSimulationofEccentricAnnularFluctuatingPressureGuoYujianLiGenshengSongXianzhiTianShoucengWangMengshu(StateKeyLaboratoryofPetroleumResourcesandProspecting，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing)Abstract：Thecalculationprocessoftheeccentricann

4、ularsteadystatefluctuatingpressuremode1basedonNewtonianfluid，powerlawfluidandCassonfluidrequiresahighqualityofcomputerhardwareandthusiteann0tbeappliedtofieldoperations．Therefore，onthebasisoftheHerschel—Bucklerheologica1mode，theF1uentsoftwarewasusedtoco

5、nductacalculationofthefluctuatingpressureintripping．Acomparativeverificationofthecalculationresult，thepressuremodelofextensivefieldapplicationandlaboratorytestdatawascarriedout．Inroodeling，thefirst—orderupwindschemewasadoptedtoconductthediscretizationo

6、ftheconvectivetermofmomentume0ua．tion．Thewallsurfacewasdesignedasthenon—slipsurface．Theanalysisshowsthatthenumericalsimu1ati0nI-esultisverywellinagreementwiththeconcentricannularcalculationmodelandtheconcentricandeccentriclaborato1-7testfindings．Themax

7、imumerrorislessthan8％．Theeffectsofflowindex，drillstringandshaftdiameterratioanddrillstringeccentricityonfluctuatingpressureareconsiderable．Thetrippingvelocityshouldbecontrolledstrictlvinthenarrow-gapoperatingconditionorwithrespecttohighflowindexfluid．K

8、eywords：Herschel·Buckleyfluid；fluctuatingpressure；eccentricannulus；effectivevelocitv：fl0win．dex；eccentricity井漏及井壁坍塌等钻井事故的主要原因之一。对于0—口L某些井下压力变化较为敏感的井，波动压力必须保持在较小的范围内，这就对波动压力的预测和控制钻井过程中，起下钻或下套管作业时引起的井提出了较高的要求。多年来，波动压力的预测一直内压力变化称为波动压力。波动压力