控压钻井 建模 模拟与设计PDF电子书下载

1流体力学挑战及技术综述 1

1.1 概述 1

1.2 控压钻井流体研究面临挑战 7

1.3 控压钻井流动模拟器：稳态、二维、单相流 11

1.4 控压钻井流动模拟器：瞬态、二维、单相流 22

1.5 控压钻井流动模拟器：瞬态、三维、多相流 28

2一般理论和物理模型构架 36

2.1 圆柱坐标系下牛顿流体流动 36

2.2 剪切稀释性和非牛顿流体流动的影响 40

2.3 无旋转条件下，一般非牛顿流体在高度偏心环空流动的曲线网格划分 46

2.4 旋转条件下，一般非牛顿流体偏心环空流动曲线网格划分 57

3数值分析和算法开发策略 60

3.1 偏心环空流网格生成 60

3.2 单连接管道流映射 68

3.3 固相沉积建模及应用 69

3.4 应用有限差分法分析环空流动问题 96

4稳态、二维、非牛顿、单相、偏心环空流动 100

4.1 偏心环空牛顿流体流动应用 100

4.2 偏心环空幂律流体流动 103

4.3 湍流模型和幂律流体对比 112

4.4 偏心环空，非牛顿流体压力梯度与流量曲线计算 112

4.5 沿井眼轨道，非旋条件下偏心环空，非牛顿流体流入和流出的影响 116

4.6 循环或非循环（无旋转）条件下，偏心环空，稳定的抽吸和激动对幂律流体的影响 117

4.7 钻柱旋转且微小轴向运动条件下，偏心环空，稳定抽吸和激动对幂律流体的影响 127

4.8 钻柱旋转且轴向运动条件下，偏心环空，稳定抽吸和激动对赫—巴流体的影响 127

4.9 稳定状态的瞬时抽吸和激动 140

4.10 等效循环密度（ECD）计算 140

5更多稳态流动应用 142

5.1 钻柱或套管有轴向运动、无旋转，同心环空牛顿流体流动 142

5.2 阻碍流体流动的密度分层（重力凹陷）和回旋环空涡流 144

5.3 钻柱或套管轴向静止、无旋转，同心环空赫—巴流体流动 155

5.4 钻柱或套管有轴向运动、无旋转，同心环空广义赫—巴流体流动 160

5.5 弯曲井眼中稳态非牛顿流体流动 163

5.6 钻柱或套管旋转，但轴向静止时，同心环空牛顿和幂律流体流动 169

5.7 斜井中岩屑运移规律 192

5.8 不稳定流导致的岩屑床的增长 200

5.9 卡钻和震击解卡时定点流体评价 203

5.10 矩形管道牛顿流流动 205

6瞬态、二维、单相流动模型 210

6.1 瞬态流动控制方程 210

6.2 旋转引起的矛盾 212

6.3 不同操作方法对瞬态旋转算法的影响 213

6.4 瞬态压力梯度和体积流量 213

7受钻柱或套管往复运动和旋转影响的瞬态流动分析 215

7.1 运行验证：幂律流体，稳态、无旋转、同心环空流的3种方法 215

7.2 运行验证：牛顿流体，瞬态、无旋转、同心环空流动 217

7.3 运行验证：牛顿流体，瞬态、无旋转、偏心环空流动 218

7.4 稳定旋转对同心环空、层流、幂律流体流动的影响 219

7.5 稳定转动对偏心环空、牛顿流体流动的影响 221

7.6 稳定旋转对高度偏心心环空、低密度（泡沫）幂律流体流动的影响 224

7.7 稳定转动对高度偏心心环空、高密度钻井液幂律流体流动的影响 226

7.8 钻柱不旋转和旋转不同情况下提高或降低钻井泵泵速的影响 227

7.9 旋转速度及加速过程的影响 229

7.10 钻柱轴向运动的影响 232

7.11 旋转和正弦往复运动的综合影响 234

7.12 对于屈服应力流体，增加钻井泵泵速以及旋转、正弦往复运动的综合影响 236

8水泥浆与钻井液多相流瞬态顶替 239

8.1 长偏心环空，不稳定、三维牛顿流体混相流动 239

8.2 偏心环空，管柱旋转引起的瞬态、二维、单相非牛顿流体流动 241

8.3 长偏心环空，管柱旋转和往复运动引起的瞬态、三维、非牛顿混合流体流动 243

8.4 非牛顿流体对流模型 245

8.5 多种非牛顿流体混相简易模型 246

9瞬态、三维、多相管流和环空流动 248

9.1 管柱和井眼内单一流体，计算一般非牛顿流体总压耗 248

9.2 管柱和偏心井眼内多种流体，界面跟踪和计算总压耗 249

9.3 计算环空和钻杆内压耗 270

9.4 赫—巴管流分析 275

9.5 无旋转牛顿流体瞬态、三维、偏心、多相流分析 276

9.6 无旋转牛顿流体瞬态、三维、偏心、多相流分析（模拟器模拟） 281

9.7 无旋转一般非牛顿流体瞬态、三维、偏心多相流分析（模拟器模拟） 287

9.8 钻柱轴向运动、无旋转，一般非牛顿流体的瞬态、三维、偏心、多相流分析（完全静止管柱条件下，运行验证） 289

9.9 无轴向运动，旋转幂律流体的瞬态、三维、偏心、多相流分析 300

9.10 钻柱轴向运动、旋转，一般牛顿流体瞬态、三维、偏心、多相流分析（在恒定速度旋转、轴向运动条件下，运行验证） 300

10结束语 308

参考文献 312

单位换算 315