[发明专利]一种偏心圆管环空幂律流体流态的测算方法有效

专利信息
申请号: 200910079566.7 申请日: 2009-03-06
公开(公告)号: CN101498214A 公开(公告)日: 2009-08-05
发明(设计)人: 蒋世全;姜伟;许亮斌 申请(专利权)人: 中国海洋石油总公司;中海石油研究中心
主分类号: E21B47/00 分类号: E21B47/00
代理公司: 北京纪凯知识产权代理有限公司 代理人: 徐 宁;关 畅
地址: 100010北*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 偏心 圆管 环空幂律 流体 测算 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种幂律流体的测定方法,特别是关于一种偏心圆管环空幂律流 体流态的测算方法。

背景技术

在石油工程中,幂律流体模型在偏心圆管环形区域流态判别和沿程摩阻的计 算是最常见的流变模型之一。而对偏心圆管环空流态的判别和研究一直是石油钻 井工程中环空水力学的基础研究内容。特别在大斜度井、大位移井和水平井的固 井工艺研究中,偏心圆管环空流态的准确合理的判别,对偏心圆管环空水泥浆顶 替和沿环空压降的计算及其工程应用具有重要的指导意义。

雷诺数是表征流体流动特性的一个重要参数,测量管内流体流量时往往必 须了解其流动状态、流速分布等情况。雷诺数小,意味着管内流体流动时各质 点间的粘性力占主要地位,流体各质点平行于管路内壁有规则地流动,呈层流 流动状态;雷诺数大,意味着惯性力占主要地位,流体呈紊流流动状态。通常 雷诺数Re<2000为层流流动状态,Re>4000为紊流状态,Re=[2000,4000]为过渡 状态。一般情况下,钻井液在偏心圆管环空中的流动可能是紊流、层流,也可能 是紊流和层流同时共存。由于偏心环空的不对称性及沿周向的间隙不一致性等情 况,现有的偏心圆管环空流态判别方法,即使用偏心圆管环空综合雷诺数不能解 释在固井状态时,偏心圆管环空横截面上局部紊流和层流可能同时存在这一现象。 同时虽然稳定性参数Z值(分层雷诺数)通过求Re的极值确定了紊流的初始点, 但也无法圆满解释这一现象。这样就难以对幂律流体偏心圆管环空中的局部紊流 和层流的流态进行科学的判断,并量化分区。

发明内容

针对上述问题,本发明的目的是提供一种在固井情况下,偏心圆管环空幂律 流体流态的测算方法。

为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种偏心圆管环空幂律流体流 态的测算方法,其特征在于:在幂律流体条件下,建立平板流模型,偏心圆管环 空任一间隙雷诺数

其中,环空轴向压差ΔP:

ΔP=[1+2n3n6VRhG]n2KLRo-Ri]]>

G=1+1+n4n(M+1n)e2]]>

且,

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