Robertson-Stiff流体在偏心环空中的流动

石油钻井和完井过程中,经常出现泥浆、水泥浆和完井液在偏心环空中的流动。Robertson-Stif流体在描述这些流体的流变性时有很高的精度。文中根据Robertson-Stif流体的流变方程和偏心环空环隙间距的几何关系,利用相似原理,求解了该流体在偏心环形空间中作层流轴向流动时适于工程应用的二元速度分布,以及平均流速、流量和压降的表达式。研究表明:液体在偏心环形空间流动时与在同心环空中流动的最大差异,在于流经偏心环空不同间隙处流速的较大差异。文中还把Robertson-Stif流体的计算结果与采用宾汉模式和幂律模式的计算结果进行了对比。     

基于格子boltzmann方法固井环空介观微间隙气体窜槽研究

固井环空微间隙气体窜槽现象直接影响固井质量与油田生产,准确地描述固井环空微间隙气体窜槽的流动规律是有效控制气体窜槽的核心与"瓶颈"问题.从微观粒子运动角度出发,基于格子Boltzmann方法建立了固井环空微间隙气体粒子流动模型.选取大庆油田某区块计算模拟不同环空压差下微间隙内气体粒子流动速度分布规律,计算结果揭示了固井气窜气体粒子在微环间隙内流动的本质,为后续固井气窜问题的研究开辟新的思路.     

水平环空井筒内流体携砂影响因素研究

基于流体动力学和液固两相流流动理论,建立了砂粒在环空液体中运移的流动模型.在忽略固相颗粒在液相中微观运动状况的基础上,通过数值模拟的方法,研究岩屑在不同流动参数下的运移规律,揭示砂粒在流体流动中的运动规律.研究结果表明,流体粘度和入口流量两个参数对固液两相流动中岩屑的运移影响较大.入口流量和流体粘度增加,流体对岩屑的携带作用增强,且携带的颗粒直径也变大.     

空间分数阶非Newton流体本构及圆管流动规律研究

对非Newton流体的本构及流动规律进行研究是分析、预测和控制非Newton流体在管道中流动的关键.实验表明非Newton流体在流动过程中具有历史记忆性,基于空间分数阶微积分方法,建立了分数阶非Newton流体本构模型;并推导了该模型在圆管中的流速分布、流量、平均流速、压降、平均Reynolds数等管道流动参数;提出了分数阶非Newton流体圆管流态判别准则.研究表明非Newton流体的圆管流层间的切应力可以通过流速的轴向分布大小来描述.对于不含屈服切应力的分数阶非Newton流体,分数阶的阶数越大,断面流速分布越均匀,记忆能力越强.分数阶的阶数大小反映了流体对全域空间的记忆性强弱;而对于含有屈服切应力的分数阶非Newton流体,分数阶的阶数越大,速梯区流速分布越均匀,流核区速度越小.分数阶的阶数大小反映了局部空间记忆性强弱.该研究为非Newton流体的记忆特征提供了一种新的建模方法.     

锥面间流体流动考虑流动惯性的近似解

本文采用锥坐标下的Navier-Stokes方程式,利用迭代近似解法,求出了考虑流动惯性时锥面间流体流动的速度分布、压力分布以及流量的解析式;并对轴对称过流流动的外向流和内向流进行了比较.     

基于Hele-shaw模型的斜井偏心环空顶替流体密度差优化

针对斜井中顶替流体密度差及套管偏心引起的顶替界面突进两相流体掺混严重的问题,考虑斜井密度差引起的驱动力沿周向角和半径的变化,建立了斜井偏心环空稳定顶替界面形状模型,利用该模型分析了密度差对顶替界面形状的影响,得到了不同井斜角及套管偏心条件下顶替流体的最优密度差及变化规律:斜井中顶替界面突进的位置及程度取决于套管偏心与密度差的相对作用,存在合理的密度差使得顶替界面长度最短;最优顶替流体密度差随套管偏心度的增加而增大,随井斜角的增大而减小;固井顶替时在满足压稳防漏的条件下直井所选用的密度差越大越好,水平井所选用的密度差应相对最小。     

平面定常无粘流动与最小熵产生原理——最简单的多重解问题的物理解判别

本文对平面定常无粘流问题,从不可逆过程热力学出发,根据最小熵产生原理得到一个判别物理上可实现的解的判别不等式,通过几个简单的具有直激波的例子说明最小熵产生判别法可以从那些满足通常的熵条件的多重解中区分出物理上实际上不能实现的解。论证了均匀超音速流沿一折壁流动时,具有较强激波的那个状态的不稳定性。     

多翼裂缝压裂偏心井半解析模型及其渗流特征

考虑压裂多翼裂缝偏心井的实际情况,建立了多翼裂缝偏心井的数学模型.采用Laplace变换和压降叠加原理得到Laplace空间多翼裂缝压裂偏心井井底压力的半解析解.采用非均匀流量法,对井底压力的半解析解进行离散.结合Stehfest数值反演获得实空间井底压力的数值解和产量分布.借助SAPHIR试井分析软件建立了储层的数值试井模型并进行了数值离散计算.将计算结果与该文的半解析模型计算结果进行了对比,验证了该文模型的正确性.结果表明,多翼裂缝压裂偏心井井底压力变化可划分为8个主要流动阶段.最后讨论了裂缝的无因次导流能力、裂缝的不对称因子和井的偏心距对井底压力变化和产量分布特征的影响.     

考虑完井液存在的气井环空带压计算模型研究

准确预测套管内环空压力上升规律有助于指导现场在压力值达到破坏井筒完整性前采取措施,可有效降低环空带压对注采井安全生产带来的威胁.本文考虑气体在完井液中体积变化及运移规律,建立了完井液存在条件下环空压力计算模型,通过对比实例带压井的环控压力计算值与实际值,验证了模型的准确性.同时,计算分析了完井液液柱高度、完井液压缩系数及水泥环渗透率对最大环空压力值与其变化规律的影响,计算结果表明:较大的水泥环渗透率和较小的完井液压缩系数将会增大环空压力的上升速度,而完井液液柱高度不但对环控压力上升速度产生影响,较小的液柱高度还将导致最大环空压力增加.因此,增加完井液压缩性能、适当降低完井液柱高度、提高固井质量以降低气体在水泥环中的窜流是延缓环空带压的有效措施.     

新型降压槽结构设计及流动特性分析

针对三元复合驱分注过程中低视粘度损失和高压降不能同时实现的问题,设计出了一种新型降压槽,运用CFD软件对其环空流道的流动特性进行数值模拟,研究了新型降压槽内的压力、速度、湍动能、视粘度和应变率分布情况.同时将其与环形降压槽进行对比,结果表明,相同长度的降压槽,新型降压槽的压差更大,视粘度损失更小.     

非牛顿流体在环管内的不定常旋转流

本文研究幂律非牛顿流体在环管内的不定常旋转流。该方程是一非线性方程,在部分因子的稳态近似假设之下,方程被线性化,用Laplace积分变换法我们获得了问题的解。文中给出了几组解曲线,它反映了角向速度的时间演化规律与空间分布特征。另外我们专门研究了幂律指数对流场的影响,该参数的敏感性具有一定的数值界限。这一结果,在有关的工程设计中具有重要的意义。     

Couette flow of a third grade fluid with rotating frame and slip condition

An incompressible third grade fluid occupies the porous space between two rigid infinite plates. The steady rotating flow of this fluid due to a suddenly moved lower plate with partial slip of the fluid on the plate is analysed. The fluid filling the porous space between the two plates is electrically conducting. The flow modeling is developed by employing a modified Darcy’s law. A numerical solution of the governing problem consisting of a non-linear ordinary differential equation and non-linear boundary conditions is obtained and discussed. Several limiting cases of the arising problem can be obtained by choosing suitable parameters.     

非牛顿流体内流传热研究

在本文中,研究了注入轴对称模腔非牛顿流体非定常流动.本文的第二部份研究了上随体Maxwell流体管内热流动.对于注入模腔流动.其本构方程采用幂律流体模型方程.为了避免在表现粘度中温度关系引起的非线性.引进了一特征粘度的概念.描述本力学过程的基本方程是,本构方程、定常状态的运动方程、非定常能量方程及连续方程.该方程组在空间是二维问题,在数学上是三维问题.采用分裂差分格式求得本方程组的数值解答.分裂法曾成功应用于求解牛顿流体问题.在本文中,首次将分裂法成功地应用解决非牛顿流体流动问题.对于圆管内热流,给出了差分格式,使基本方程组化为一个三对角方程组.其结果,给出了不同时刻的模腔内二维温度分布.     

环空管内粘弹性流体不定常旋转流的解及流动特性分析

本文用Hankel积分变换法分别求得二阶流体和Maxwell流体在环管内不定常旋转流运动方程的解析解,据此可以分析环管内旋转速度和切应力的分布与变化特征;流体物性参数、管道环隙大小等参量在解析公式中有明确反映,便于定性分析和讨论,本解可以为钻探工程和高分子加工工艺的设计提供理论依据,另外还可用来分析双筒粘度计的流动状态和应力特征,拟合曲线,确定材料的粘弹性参数,在对这种流体进行特性分析时,我们发现,Maxwell流体的旋转流动在起动初期表现为方波振荡,振动的幅度和周期随Ha(物质常数)的增大而增大,此种现象还是首次发现,可能对实际应用有一定的意义。     

非牛顿流体在偏心环空中轴向层流的摄动解

本文应用摄动方法研究了非牛顿流体在偏心环形空间中轴向层流的流动规律.文中以相对偏心度ε作为摄动参数,得到了其流场、极值速度、压力梯度等流动参数的一阶解.     

Oldroyd-B流体在孔隙壁面残余油上的作用力分析

为了分析计算粘弹性流体驱替残余油的微尺度力,从水动力学角度探索非牛顿流体的流变特性,选取Oldroyd-B本构方程来模拟粘弹性流体,并结合连续性方程和运动方程得到了粘弹性流体在微孔道中的流动方程,利用边界条件计算得到流动的流场,结合应力张量理论,计算出粘弹性流体作用在残余油上的法向偏应力和水平应力差,计算结果表明:沿流动方向,粘弹性流体的弹性越大,法向偏应力越大;垂直于流动方向,法向偏应力近似对称分布;随着粘弹性流体的弹性变化,水平应力差的变化趋势发生了变化,威森伯格数We越大,残余油所受的水平应力差先逐渐增加,达到峰值后降低,这种趋势更有利于残余油的变形,为下一步分析残余油的变形,并从主体上分离奠定了基础.     

两平行圆盘间或两圆球间存在二阶流体时的挤压流动

为了进行湿颗粒群的离散元模拟,研究两圆球颗粒间二阶流体在挤压流动时的法向粘性力．首先用小参数法对两平行圆盘间二阶流体挤压流动的速度场和正应力分布进行了近似分析,然后用类似的方法,分析任意两圆球间二阶流体的挤压流动,得到了压力分布和法向粘性力的解析解．     

环形断面管道水击波速公式推导及其摩阻损失分析

为研究石油开采、轴流泵等工程中环形断面管道液流的运动规律和现象,探讨目前鲜见研究的环形断面管道水击问题．文章针对环形断面管道的结构特点和流体运动特性,推导了环形断面管道水击波速的计算公式,讨论了公式中液流摩阻项的计算方法和对公式的影响．得出的环形断面管道水击波速公式,可为其液流流动规律和特性的进一步研究提供参考.