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水平井中钻柱旋转对岩屑运移影响规律研究

科学技术与工程 2016年第2期16卷 125-130页

作者：张好林李根生肖莉杨传书中国石化石油工程技术研究院北京100029 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249

由于水平井井身结构的特殊性,岩屑较易在斜井段及水平段中沉积形成岩屑床,进而导致卡钻等一系列问题。分析了水平井岩屑运移机理,并建立了水平井中岩屑运移临界流速数学模型。研究钻柱偏心度、转速、井斜角、岩屑粒径及流体粘度对于临... 详细信息

由于水平井井身结构的特殊性,岩屑较易在斜井段及水平段中沉积形成岩屑床,进而导致卡钻等一系列问题。分析了水平井岩屑运移机理,并建立了水平井中岩屑运移临界流速数学模型。研究钻柱偏心度、转速、井斜角、岩屑粒径及流体粘度对于临界流速的影响。研究表明,钻柱转速增大,直井段岩屑运移临界流速增大,水平段岩屑运移流速减小;井斜角较小时,岩屑运移所需的临界流速随偏心度增大;井斜角较大时,在偏心度较小条件下,岩屑运移所需的临界流速略有增大;而在偏心度较大条件下,岩屑受钻柱转动影响进入悬浮运移状态,运移所需的临界流速急剧减小。岩屑粒径越大其运移所需的临界流速越高,钻井液黏度的增大有利于降低岩屑运移临界流速。

关键词：水平井岩屑运移钻柱旋转偏心度转速

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大斜度井偏心环空注水泥顶替数值模拟研究

石油钻探技术 2012年第5期40卷 40-44页

作者：李明忠王成文王长权郭胜来方群中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油大庆钻探工程公司钻井四公司吉林松原138000

为了进一步了解大斜度井注水泥顶替机理,提高注水泥顶替效率,借助计算流体力学软件Fluent,建立了大斜度井环空三维模型,采用流体体积法进行了水泥浆顶替钻井液的数值模拟研究。分析了井斜角、偏心度以及水泥浆与钻井液的密度差对顶替效... 详细信息

为了进一步了解大斜度井注水泥顶替机理,提高注水泥顶替效率,借助计算流体力学软件Fluent,建立了大斜度井环空三维模型,采用流体体积法进行了水泥浆顶替钻井液的数值模拟研究。分析了井斜角、偏心度以及水泥浆与钻井液的密度差对顶替效率和顶替界面稳定性的影响规律:增大井斜角会降低注水泥顶替效率;在大斜度井偏心环空中,随着水泥浆与钻井液密度差的增大,顶替效率先增大后降低;在大斜度井中,套管偏心并不完全是降低顶替效率,当套管具有一定偏心(建议偏心度取为0.1～0.2)时,可在一定程度上阻止由于正密度差造成的水泥浆在环空低侧窄间隙突进,从而提高顶替效率。通过数值模拟,总结了大斜度井与直井注水泥顶替机理的区别,为大斜度井注水泥顶替参数设计提供了一定的参考和理论依据。

关键词：大斜度井顶替效率顶替界面井斜角偏心度密度差

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航空高速湿转子发电机油摩损耗相关因素分析

机床与液压 2023年第23期51卷 168-175页

作者：赵明胤赵博鲁炳林杨鹏刘捷山东理工大学电气与电子工程学院山东淄博255000 山东山博电机集团有限公司山东淄博255200

航空高速湿转子发电机油摩损耗比重较大,油摩损耗相关因素分析对整机效率优化极为重要。以一台额定转速为30000 r/min的航空高速湿转子发电机为例,利用计算流体动力学的方法对定转子气隙内三维流场进行研究,通过数值计算与解析计算横向... 详细信息

航空高速湿转子发电机油摩损耗比重较大,油摩损耗相关因素分析对整机效率优化极为重要。以一台额定转速为30000 r/min的航空高速湿转子发电机为例,利用计算流体动力学的方法对定转子气隙内三维流场进行研究,通过数值计算与解析计算横向对比,验证了数值计算的正确性;同时,以数值计算为基础,分析转子速度、航空煤油工作温度、定转子气隙长度、定子槽口尺寸、转子外圆粗糙高度和定转子偏心度等运行、结构和工艺因素对转子油摩损耗的影响。得到结论如下:修正了转子油摩损耗与转速的幂指函数关系,修正后指数为2.8335;流体介质工作温度的增大有利于降低转子油摩损耗;定转子气隙长度对转子油摩损耗影响较小,其数值的选取应当优先满足磁路计算的需要;槽口绝缘封闭处理、减少槽口宽度会降低转子油摩损耗;转子外圆粗糙度、定转子偏心度的存在都会导致转子油摩损耗增加。

关键词：湿转子发电机转子油摩损耗粗糙高度偏心度

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大斜度井偏心环空注水泥顶替效率研究

大斜度井偏心环空注水泥顶替效率研究

作者：李志彬中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

随着油田开发的深入和钻完井技术发展的实际要求,大斜度井和水平井的应用越来越广泛。固井顶替效果直接关系到后续油井建设生产的顺利开展,但大斜度井中不可避免的偏心情况给固井顶替研究带来了更大的挑战。因此,研究如何提高大斜度井... 详细信息

随着油田开发的深入和钻完井技术发展的实际要求,大斜度井和水平井的应用越来越广泛。固井顶替效果直接关系到后续油井建设生产的顺利开展,但大斜度井中不可避免的偏心情况给固井顶替研究带来了更大的挑战。因此,研究如何提高大斜度井偏心环空顶替效率是很有必要的。为更好的描述水泥浆和钻井液在顶替过程中的流变性质,本文采用赫巴模式。利用大斜度井注水泥顶替实验装置,研究了流体密度差、井斜角、水泥浆表观粘度、套管偏心度和套管旋转对顶替界面稳定性的影响规律。实验研究表明在大斜度井中,随着密度差、井斜角、水泥浆表观粘度和套管旋转速度的增大,顶替界面趋于“稳态”,顶替效果也越好。当套管向下偏心时,在一定范围内,顶替界面液趋于“稳态”。通过实验得到的这些现象和结论与FLUENT模拟结果基本吻合,证明了数值模拟方法研究注水泥顶替的可行性。借助工程流体力学软件FLUENT,建立偏心环空注水泥顶替模型,采用工程流体力学的原理与方法,进一步模拟研究了密度差、井斜角、水泥浆流变参数、套管偏心度、环空顶替速度和套管旋转速度对大斜度井偏心环空顶替效率的影响规律。数值模拟结果表明,随着密度差的增大,顶替效率先增大后降低,存在一个最优密度差使顶替效率最好;水泥浆流性指数、稠度系数和动切力数值增大都有助于提高顶替效率;增大井斜角顶替效率降低;固井顶替时存在一定小范围的偏心（0.1-0.3）可以提高顶替效率;随着顶替速度增大,紊流顶替效果优于塞流和层流顶替,但高速层流顶替往往亦可满足现场固井需求。另外,套管旋转能显著改善注水泥顶替的效果。旋转套管引起水泥浆做轴向螺旋顶替,带动并冲洗滞留区的钻井液,提高顶替效率。本文的研究对提高大斜度井偏心环空顶替效率具有一定的指导意义。

关键词：大斜度井数值模拟偏心度旋转套管顶替效率

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偏心环空流体螺旋流的流动特性及界面力分布

大庆石油学院学报 2010年第1期34卷 63-67,79页

作者：罗敏王琳郭帅栾一秀大庆石油学院机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 渤海钻探测井公司天津300270

在石油钻采工程中,受旋转杆管柱的作用,流体做偏心环空螺旋流动,其流动特性及界面力影响杆管柱的运动状态及安全性.以牛顿流体为研究对象,建立牛顿流体等截面偏心和变截面偏心的三维有限元模型,对牛顿流体偏心环空螺旋流进行数值模拟,... 详细信息

在石油钻采工程中,受旋转杆管柱的作用,流体做偏心环空螺旋流动,其流动特性及界面力影响杆管柱的运动状态及安全性.以牛顿流体为研究对象,建立牛顿流体等截面偏心和变截面偏心的三维有限元模型,对牛顿流体偏心环空螺旋流进行数值模拟,分析偏心度和转速对流动特性及界面力的影响.结果表明:随着偏心度和转速的增大,界面横向力增大,轴向力几乎不变,弯矩和转矩逐渐增大.该结果可为定向井、水平井钻井施工中的水力参数设计提供参考.

关键词：牛顿流体偏心度转速偏心环空螺旋流

双端偏心抽运矩形截面Nd:GdVO_4晶体的热效应分析

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红外与激光工程 2006年第Z3期35卷 348-353页

作者：凌亚文西安建筑科技大学理学院陕西西安710055

以解析分析为基础,研究矩形横截面 Nd:GdVO_4晶体受高斯分布半导体激光双端面偏心入射时温度场以及抽运面热形变分布情况。得出了矩形截面 Nd:GdVO_4晶体的温度场分布和端面热形变场通解表达式,同时对影响激光晶体温度场分布的各种因素... 详细信息

以解析分析为基础,研究矩形横截面 Nd:GdVO_4晶体受高斯分布半导体激光双端面偏心入射时温度场以及抽运面热形变分布情况。得出了矩形截面 Nd:GdVO_4晶体的温度场分布和端面热形变场通解表达式,同时对影响激光晶体温度场分布的各种因素进行了定量研究。并对偏心度对热形变影响的规律逆行了研究。由于双端偏心抽运是对于激光二极管端面抽运激光情况的一般讨论,所以更切合实际。这种方法还可以应用到其他激光晶体热问题研究中,为有效解决激光系统热问题提供了理论依据。

关键词：激光物理双端抽运热效应解析分析偏心度

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正密度差对水平井偏心环空顶替影响规律研究

科学技术与工程 2013年第4期21卷 1011-1015页

作者：张松杰薛亮汪志明张文华中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中国石油集团渤海钻探工程有限公司天津300280

在地层压力许可的条件下,固井顶替流体之间的密度差可以提高水平井顶替效率。基于计算流体相关理论与方法,建立水平井偏心环空浆体顶替模型。数值模拟正密度差对水平井顶替的影响规律。数值实验结果表明:正密度差顶替条件下,重力作用使... 详细信息

在地层压力许可的条件下,固井顶替流体之间的密度差可以提高水平井顶替效率。基于计算流体相关理论与方法,建立水平井偏心环空浆体顶替模型。数值模拟正密度差对水平井顶替的影响规律。数值实验结果表明:正密度差顶替条件下,重力作用使宽边高密度流体在顶替界面附近向下方低速的窄边流动,提高了窄边的流量,克服了水平井偏心度的影响,提高了窄边的顶替效率。重力作用超过宽窄边效应的影响,形成分层的顶替界面,顶替界面长度随顶替时间增加而增长,但增长的越来越缓慢,有利于提高水平井的顶替效率。顶替界面长度随密度差增大而增大,适当降低顶替流体与被顶替流体之间的正密度差,有利于减小顶替界面长度提高顶替效率。以上研究结果揭示了正密度差顶替克服水平井偏心度影响,提高水平井顶替效率的机理与规律,对提高水平井固井顶替效率具有理论指导意义。

关键词：水平井偏心度正密度差固井顶替顶替界面长度

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石油套管损坏机理计算机模拟研究

石油套管损坏机理计算机模拟研究

作者：周征河北工业大学

学位级别：硕士

套管损坏已经成为一个国际性的普遍问题,并且套损速度有逐年上升的趋势。多年以来,国内外油田、科研机构和高等院校在套损机理研究方面做了大量的工作,研究总结出多项套损机理成果,但仍然有许多问题需要解决,值得深入研究。本文利用ANSY... 详细信息

套管损坏已经成为一个国际性的普遍问题,并且套损速度有逐年上升的趋势。多年以来,国内外油田、科研机构和高等院校在套损机理研究方面做了大量的工作,研究总结出多项套损机理成果,但仍然有许多问题需要解决,值得深入研究。本文利用ANSYS有限元软件,对承受外压套管的承载能力和变形损坏进行了仿真,主要做了如下工作:1.建立了理想套管的有限元模型,分析了在均匀和非均匀外压作用下理想套管的应力场和位移场。通过观察位移载荷关系曲线发现,外压达到临界值以前,套管的变形很小,而当外压达到临界值之后,套管所能承受的外压急剧降低,变形显著增加。而且通过计算得知,在非均匀外压作用下,套管的临界外压远低于均匀外压作用下套管的临界外压,即在非均匀外压作用下套管的承载能力会大大降低。这是导致套管大量损坏的主要原因。2.建立了偏心套管的有限元模型,分析了偏心套管在均匀外压作用下的应力场和位移场。通过计算发现,偏心度会降低套管的承载能力,随着偏心度的增加,套管的失稳外压随之下降。3.建立了椭圆套管的有限元模型,分析了椭圆套管在均匀外压作用下的应力场和位移场。通过计算可知,椭圆度会使套管的承载能力降低,随着椭圆度的增加,套管的失稳外压随之下降。本文的研究对指导石油套管的设计及套损的防治具有重要的理论意义和实际价值。?

关键词：石油套管 ANSYS 非均匀地应力偏心度椭圆度

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垂直下降环空管汽水两相流压降规律研究

垂直下降环空管汽水两相流压降规律研究

作者：崔光甫东北石油大学

学位级别：硕士

稠油、超稠油及天然沥青占全世界石油资源储量的70%以上,随着我国原油对外依存度的逐年增加,如何高效开采稠油资源将是我国未来缓解日益严峻能源危机所面临的重大挑战。蒸汽驱技术是稠油热采的重要形式,然而常规蒸汽驱技术稠油油藏纵向... 详细信息

稠油、超稠油及天然沥青占全世界石油资源储量的70%以上,随着我国原油对外依存度的逐年增加,如何高效开采稠油资源将是我国未来缓解日益严峻能源危机所面临的重大挑战。蒸汽驱技术是稠油热采的重要形式,然而常规蒸汽驱技术稠油油藏纵向波及效率与动用程度较低。同心双管注汽技术可提高多层油藏均衡动用程度及采收率,为推动该项技术的进一步发展,需要完善垂直环空管汽液两相流压降耦合井筒散热的研究。但以往的研究采用圆管两相流压降关联式粗略地描述环空管的压降特性,也未考虑生产井运行时注汽内管发生偏心形变带来的环空管汽水两相压降变化。本文基于漂移通量模型,建立垂直环空管汽水两相流压降与井筒散热耦合模型,应用C语言编程求解垂直下降环空管水蒸汽压降。根据已有的现场测试数据及Caetano实验数据,验证了耦合模型持液率干度及压力计算的准确性。探究了环空管的结构参数、注汽干度、注汽压力及质量流率对垂直环空管水蒸汽压力、干度及焓值的影响规律。模拟结果表明:在本文给定井筒结构参数的前提下,注汽内管半径减少了0.009 m,注汽环空管井底水蒸汽饱和压力上升了3.026 MPa、干度及焓值分别下降了0.118、110.00 k J kg,扩大注汽内管内径可提高注汽环管井底水蒸汽的干度。环空管质量流率增大了256 kg ms,环空管井底水蒸汽饱和压力下降了3.782 MPa,其干度上升了0.401;增加注汽环管的注汽流量能大幅度提高井底水蒸汽的干度。揭示了偏心度对垂直环空管井底水蒸汽压力的变化规律。模拟研究发现:从同心环空到全偏心环空的几何结构,随着环空管偏心度e从0增大到1,环空管井底湿蒸汽的饱和压力增加了0.265 MPa,干度仅下降了0.085。与同心布置相比,偏心布置注汽内管不能提升注汽环管井底湿蒸汽的干度。

关键词：同心双管注汽井筒汽液两相流井筒传热压降偏心度