钻具旋转时同心窄间隙环空流动的数值模拟

IMECH-IR > 流固耦合系统力学重点实验室

	钻具旋转时同心窄间隙环空流动的数值模拟
	龚勇 ; 蒋凯 ; 闫许峰 ; 康建平 ; 林黎明
发表期刊	钻探工程
	2023-11-10
卷号	50 期号:06 页码:56-62
ISSN	2096-9686
摘要	钻井过程中，当循环钻井液在井眼环空中作轴向流动时，由于钻具旋转而导致周向运动的出现，整个环空中因此形成螺旋流动，从而可能会对环空（特别是窄间隙）摩擦压降存在潜在的影响。对此，本文借助数值模拟软件，对同心窄间隙环空中钻具旋转下的层流流动进行直接数值模拟计算并分析。其中，钻具理想化为钻杆或圆柱体；钻井液则选用3种不同流变参数的宾汉流体。当前数值模拟计算结果表明，在不同钻具/杆转速下，PLR（压损比）几乎保持不变；这就表明，钻具/杆旋转过程中，并不会引起环空中摩擦压降的显著变化；然而，对比一些经验公式后发现，除了Ooms(1999)的公式能与当前计算吻合外，其余公式均不能反应该现象。进一步地，通过观察环空压力沿径向的变化过程时，结果表明，在当前180 rad/min范围内，压力沿径向几乎不变；即使当转速增大到600 rad/min，这种径向变化也十分有限，占比大约是2×10~(-5)量级。因此，在当前工程应用范围（钻具转速在180 rad/min以内）内，钻具旋转既不会导致轴向摩擦压降增大，也不会引起压力沿着径向显著变化。本文研究结果为实际钻井过程中对钻具旋转引起的摩擦压降的估算提供了一些参考，有助于优化钻井工艺和设备设计，提高钻进效率和安全性。
关键词	钻具旋转窄间隙环空流动宾汉流体摩擦压降数值模拟
语种	中文
力学所作者排名	3+
文献类型	期刊论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/93667
专题	流固耦合系统力学重点实验室
作者单位	1.中海油服油田化学事业部深圳作业公司 2.中海油服油田化学事业部湛江作业公司 3.中国科学院力学研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	龚勇,蒋凯,闫许峰,等. 钻具旋转时同心窄间隙环空流动的数值模拟[J]. 钻探工程,2023,50,06,:56-62.
APA	龚勇,蒋凯,闫许峰,康建平,&林黎明.(2023).钻具旋转时同心窄间隙环空流动的数值模拟.钻探工程,50(06),56-62.
MLA	龚勇,et al."钻具旋转时同心窄间隙环空流动的数值模拟".钻探工程 50.06(2023):56-62.

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