孔眼流入对水平井中流动影响的实验研究

设计并建立了水平井筒变质量流动模拟实验装置。对具有射孔完井的水平井筒变质量流动进行了实验研究,利用先进的数据采集系统获取了大量的实验数据。对水平井井筒单孔眼段流动阻力损失分析可知,流动阻力由三部分组成：管壁摩擦阻力、加速损失和混合损失。对实验数据进行处理得出了混合损失和主流流速与孔眼流速之间的关系。对于一定的主流流速,混合损失随孔眼流速的增大而增大,同时,对于一定的孔眼流速,混合损失随主流流速的增大而增大,此时孔眼的流入对水平井筒中的流动造成的影响比较显著。孔眼的流入增加了井筒中流动的复杂性。对实验数据进行的回归结果表明,在本实验条件和范围内,主流流速和孔眼流速是造成混合损失的主要因素。     

流体力学中一些未解决问题(Ⅱ)

<正> 17 2 次流动损失机理 William Hawthorne爵士 Cambridge大学Churchill学院 二次流动损失机理是什么?例如: 当2次流动存在时,例如在绕过弯道的流动中,2次流动损失的原因是什么? 同起因于2次流动与璧面边界层内变化有关的损失相比,流体主体中剪应力增大所引起的2次流动损失占多大比例?     

加热垂直管道中两相流压力损失分析

自喷石油井中流体的流动是两相垂直管流。在石油开采时,油藏、井筒和地面集输的总压力损失中,井筒的垂直流动阶段占有主要部份。早在1930年,就已有气-液两相流的理论问世。开始,这种分析是局限的,应用范围也有限。1952年Polttman和Carpenter发表了《Multiphaseflow of gas and water through verticalfloe strings》,1963年Duns和Ros发表了...     

轴向流吸附床内流动特性的模拟研究

变压吸附过程是一个动态变压力变质量多孔介质流动与传热传质过程, 揭示过程的流动特性是深入研究吸附机理的基础. 基于严格质量守恒和动量守恒, 建立了吸附床内的气体流体、吸附传质的数学模型, 以某轴向流快速空分制氧吸附床为研究对象, 对吸附床内全循环过程进行了模拟, 对升压吸附、降压解吸和常压清洗各个阶段的流动特性进行了详细的分析, 并与空床、有料无吸附时的流动特性进行了对比.     

水平井开采石油遇到的几个流体力学问题

本文从渗流力学和流体动力学方面讨论了利用水平井技术开采石油时在油藏工程和采油工程中遇到的几个力学问题,如水平井产量的计算,水平井非稳态试井及流场分析,水平井井筒内压力降及其对产量的影响、水平井近井油藏和井筒内流体流动耦合等,半提出水平井开采机理仍存在很多基础理论需要研究解决。     

水平井砾石充填数值模拟研究进展

综述了水平井数值模拟研究的最新进展，内容包括：水平井砾石充填 机理及技术难题、充填过程中平衡砂床高度、临界流速的计算模型，描述了筛管/井筒环空砂 浆流动、冲管/筛管环空纯携砂液流动以及它们之间流体的交换和向地层的滤失过程. 重点介 绍了$\alpha$波充填过程中流动数学模型的研究现状及影响水平井砾石充填的各个 因素和存在的问题.     

NUMERICAL SIMULATION OF DRAG REDUCTION CAUSED BY PATTERNED WALL

用加入近邻相互作用势的格子玻尔兹曼方法模拟了表面修饰了去润湿性颗粒的二维管道内流体的流动. 结果显示，管壁的粗糙度、修饰颗粒的润湿性、管内压强以及管内流体黏滞性等都是影响管内流体流速的因素. 在一定压强下，管壁修饰疏水性的颗粒可以明显减小阻力，模拟结果也解释了开采地下油藏时存在启动压力梯度的原因.     

油藏数值模拟中井筒压力梯度的校正方法

有限元法用于油藏数值模拟具有独特的优越性. 由于井筒附近流动的特殊性，直接采用 数值模拟得到的压力梯度计算油井产量会导致较大的误差. 本文分析了数值模拟中井筒压力 梯度产生误差的原因，在此基础上提出了计算井筒压力梯度的校正公式. 计算结果表明，压 力梯度校正公式可显著提高油井产量的计算精度，并能有效地减少井筒附近的网格剖分数量， 从而提高了计算效率.     

黏弹性流体纯弹性不稳定现象研究综述

近年来黏弹性流体流动的纯弹性不稳定现象引起了越来越多学者的关注与研究,与牛顿流体惯性不稳定现象不同,这种现象是由黏弹性流体流动中的弹性应力和黏性力之间相互作用,使得在较低的雷诺数Re下即可产生复杂的流动分岔不稳定现象.当流动中的弹性数较大时,在ReRec(惯性不稳定性产生的临界雷诺数)下,黏弹性流体流动中也可能产生完全由弹性应力引起的纯弹性不稳定现象.以Taylor–Couette流动为基础,对黏弹性流体流动中产生纯弹性不稳定现象的研究现状从实验、理论分析和数值模拟3个方面进行总结.通过对比这3个方面,总结了弹性流动不稳定现象发生的过程与机理、流动不稳定性产生的影响因素及其作用方式,并对目前研究的不足之处以及今后可能的发展趋势作了分析和展望.     

瞬态载荷下L4/L5椎间盘内流固耦合效应

中医正脊治疗通过对腰椎施加瞬态拉伸和旋转来治疗腰椎间盘退变, 本文采用考虑流固耦合效应的数值模拟研究其生物力学机制. 通过实验测量和文献调研, 确定了合理的拉伸和旋转的载荷参数; 发展了使用人体断层扫描图像结合解剖学数据建立详细腰椎几何模型的方法; 将松质骨、终板、椎间盘考虑为多孔弹性介质, 其他组织考虑为线性弹性介质, 进而建立了考虑生物组织中流固耦合效应的物理模型; 通过数值模拟得到了不同瞬态载荷及其组合作用下椎间盘内应力?应变与流体流动的变化规律. 研究发现, 瞬态载荷通过改变L4/L5椎间盘基质应力和髓核内外压力梯度, 在髓核中产生流体流动; 拉伸加载引起流体先流出髓核、再流入髓核, 产生含水量变化; 顺时针旋转加载在髓核左右产生相反的流动, 髓核右侧的含水量变化较左侧大. 本研究所采用的方法为流动过程相关的人体椎间盘退变病理生理机制研究提供了新的方法, 为中医正脊研究提供科学化思路, 也为相关的力学-生物学耦合研究和髓核再生的基础研究提供了一个切入点.      

Steady Fluid Flow to a Radial System of Horizontal Wells

A semi-analyticalmethod for determining the productivity of a radial system of horizontal wells in an anisotropic reservoir is proposed. Calculation results for the productivity and distribution of fluid flow along the length of the wellbores of the radial system of horizontal wells using the proposed method are compared with the data of experimental studies based on electrolytic simulation and engineering formulas. The effects of the number of wellbores, their location in the reservoir, and the hydraulic pressure loss on the distribution of the fluid flow along the length of horizontal wellbores are investigated.     

井筒气液两相流对致密气压裂水平井试井的影响

多段压裂水平井技术是目前开采致密气最常用的方法之一,在致密气压裂水平井试井测试中常常伴随着一定的产水量,井筒气液两相流会增加井筒流体的流动阻力,加大井筒流体流动对试井解释的影响.为了明确井筒气液两相流对致密气藏压裂水平井试井的影响,提高产水致密气压裂水平井的试井解释精度,建立了一种井筒气液两相流与地层渗流耦合的试井模型,采用数值方法对模型进行求解,获得了考虑井筒气液两相流的压裂水平井试井理论曲线、压力场分布及裂缝产量分布.研究结果表明:井筒气液两相流会增加试井理论曲线中压力和压力导数值,造成靠近入窗点的压力扩散要快于远离入窗点的压力扩散,引起靠近入窗点的裂缝产量要高于远离入窗点的裂缝产量.现场实例分析进一步说明,不考虑井筒两相流可能会对产水压裂水平井的试井解释结果产生很大误差,主要表现为水平井筒假设为无限大导流能力会使得拟合得到的表皮系数偏大,将测试点视为入窗点会使得拟合得到的原始地层压力偏小.所建立的考虑井筒两相流的压裂水平井试井模型为产水致密气井试井资料的正确解释提供了重要技术保障.     

中国力学学会员2000年、2001年国际、国内学术活动计划(续)

本期新设立的这一“科学家谈力学”小栏目,是响应曾先后担任过中国力学学会理事长的钱令希、郑哲敏、王仁、庄逢甘、白以龙等５位院士“关于撰写科普文章,宣传力学贡献的倡议信”,为两院院士和资深教授用深入浅出的方式宣传力学对科学、技术、国防和经济建设所做的贡献,提供一个发表的园地．下面刊登的“倡议信"和王仁院士的文章,就作为本栏目的开篇．     

THE OSCILLATION MODE OF INCOMPRESSIBLE CAVITY FLOW

采用二维大涡模拟方法进行了空腔水流场的数值计算, 考察空腔前缘动量损失厚度及来流速度等因素如何影响空腔流的振荡, 同时考察了空腔长深比与空腔流振荡模式的关系. 用空腔水流场的粒子图像测速测量结果验证了数值计算的可信性.结果表明, 空腔水流是否发生振荡取决于壁面摩擦速度.瞬时涡结构和空腔阻力系数2个方面的特征显示空腔水流场有2种典型的振荡模式, 剪切层模式与尾流模式, 确定振荡模式的关键因素是空腔长深比.     

A new computation model of fractured horizontal well coupling with reservoir

Based on Green's functions and Newman's product principle, pressure drop formula was derived for considering simultaneous production of fractures and horizontal wellbore in unsteady state. A reservoir/fractured horizontal well coupling model is developed for finite conductivity condition that can be solved by the combination of quasi‐Newton method and PSO (Particle Swarm Optimization) algorithm. The solution of a practical example shows that lots of factors can affect the productivity of the fractured horizontal well. The number of the fractures has an optimizing range. Different fractures have different flow rates and the production in the central fracture is the lowest. The distribution of production rate in the wellbore has a wave‐like shape due to the influence of fractures. The closer fractures are the lower flow rate in well segments. Considering the horizontal wellbore production, the production rates in the fractures are asymmetric and the corresponding pressure drop curve is smoother. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

考虑诱导缝多段压裂水平井非均质改造压力动态模型研究

为了准确模拟致密油藏水平井大规模压裂形成复杂裂缝网络系统和非均质储层井底压力变化,建立考虑诱导缝矩形非均质储层多段压裂水平井不稳定渗流数学模型,耦合裂缝模型与储层模型得到有限导流裂缝拉普拉斯空间井底压力解,对两种非均质储层模型分别利用数值解、边界元和已有模型验证其准确性.基于压力导数曲线特征进行流动阶段划分和参数敏感性分析,得到以下结果:和常规压裂水平井井底压力导数曲线相比较,理想模式下,考虑诱导缝影响时特有的流动阶段是综合线性流阶段、诱导缝向压裂裂缝“补充”阶段、储层线性流动阶段和拟边界控制流阶段.诱导缝条数的增加加剧了综合线性流阶段的持续时间,降低了流体渗流阻力,早期阶段压力曲线越低;当诱导缝与压裂裂缝导流能力一定时,裂缝导流能力越大,线性流持续时间越长;当所有压裂裂缝不在一个区域时,沿井筒方向两端区域低渗透率弱化了低渗区域诱导缝流体向压裂裂缝“补充”阶段,因此,沿井筒方向两端区域渗透率越低,早期阶段压力曲线越高;当所有压裂裂缝在一个区域时,渗透率变化只影响径向流阶段之后压力曲线形态,外区渗透率越低,早期径向流阶段之后压力曲线越高.通过实例验证,表明该模型和方法的实用性和准确性.