幂律流体偏心环空流动中钻井液粘附系数研究.pdf

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1、石油机械2013年第41卷第3期CHINAPETR0LEUMMACHINERY．．钻井技术与装备幂律流体偏心环空流动中钻井液粘附系数研究李征朱宏武孔祥领范效礼郝健生(1．中国石油大学(北京)机械与储运工程学院2．中国石油技术开发公司综合装备部)摘要：为了研究偏心环空中钻井液的粘附系数，建立了幂律流体偏心环空理论模型，用有限元软件Fluent对所建模型进行了模拟计算，分析了在环空紊流模型下钻井液粘附系数与套管运动速度及偏心距之间的关系，并对比分析了钻井液粘附系数和波动压力随偏心距的变化趋势。模拟中紊流计算采用，c—模型，假设幂律流体做稳定不可压缩流动。分析结果表明，当偏

2、心距从0增大到完全偏心时，钻井液粘附系数减小值大于52％，受套管运动速度的影响较小，可以忽略；钻井液粘附系数和波动压力随偏心距具有相同的变化趋势，随着偏心距的增大，环空中波动压力逐渐减小，且从同心环空到完全偏心波动压力减小了74％。关键词：钻井液；粘附系数；幂律流体；偏心环空；紊流模型；数值模拟；偏心距中图分类号：TE254文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2013．03．012ResearchontheDrillingFluidAdhesionCoeficientintheEccentricAnnularFlowofPower．

3、1awFluidLiZhengZhuHongwuKongXianglingFanXiaoliHaoJiansheng(1．CollegeofMechanicalandTransportationEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing2．ChinaPetroleumTechnologyandDevelopmentCorporation)Abstract：Tostudytheadhesioncoeficientofdrillingfluidineccentricannulus，thetheoreticalmodelof

4、pow—er—lawfluidifltheeccentricannuluswasestablished．ThefiniteelementsoftwareFluentwasusedtoconductasimu—lationcalculationofthemodelestablished．Therelationbetweendrillingfluidadhesioncoe伍cient．casingmotionvelocityandeccentricitywasanalyzedintheannularturbulencemode1．Thevariationtendencie

5、softhecoeficientandthefluctuationpressurewitheccentricitywerecompared．Insimulation，turbulencecalculationadoptedthe，c一mode1．pretendingthatpower—lawfluidwasinstableincompressiblemotion．Theanalysisshowsthatwheneccen—tricityincreasesfrom0tocompleteeccentricity，thecoeficientdecreaseisgreater

6、than52％．Thecasingmotionve—locityhasslighteffectonthedecreaseandthusitisnegligible．Thecoefficientandthefluctuationpressurewithec-centricityhavethesamevariationtendency．Withtheincreaseofeccentricitythefluctuationpressureinannulusde—creasesgradually．Thefluctuationpressuredecreasesby74％from

7、concentricannulustocompleteeccentricity．Keywords：drillingfluid；adhesioncoeficient；power—lawfluid；eccentricannulus；turbulencemodel；numericalsimulation；eccentricity在现场作业中一直应用至今J。在Burkhardt的公0引言式中，环空井眼中波动压力的大小与环空平均流速有关。环空平均流速由3部分组成，分别是钻井液在石油钻井过程中，当下放钻杆或套管时，管循环速度、套管运动排开流体运动速度以及由钻井柱