预测管线中非牛顿流体紊流的新方法

目前开发出一种预测干线管线中假塑性非牛顿流体在流动过程中何时开始形成紊流的相关新方法。该方法的相关式被简单地定义为紊流状态与层流状态的剪切应力的比值。该比值在层流状态下等于1,而在紊流状态下大于 1。比较该公式与其他公式的计算结果 ,证实了该公式的有效性。该公式的计算结果与实验值之间取得了很好的一致性。     

幂律流体偏心环空间隙雷诺数及层流区域计算方法研究

以平板流模型为基础,提出了幂律流体偏心环空间隙雷诺数及层流区域计算方法.计算实例表明:可用偏心环空间隙雷诺数分析并表征偏心环空横截面上紊流和层流同时存在的现象;可用幂律流体偏心环空层流区域方程确定环空局部层流和紊流区域范围;在偏心度较大情况下,偏心环空幂律流体不易发生完全紊流;偏心环空综合雷诺数大于临界值2100时,幂律流体也可能出现紊流和层流两种流态.     

输油管道油流带电的计算模型

给出了层流和紊流条件下新的管道油流带电计算模型。基于Gavis J的放电机理,对管壁-油界面处的边界条件提出了一种新的确定方法。分别推导出了两种流态下简单管道内电荷输运方程的表达式,并对方程的边界条件处理进行了研究。计算模型中考虑了油流速度、油的电导率和油温等因素对油流带电的影响,克服了以往模型中存在着难以确定的变量的缺点。利用计算模型对两条实验油道的油流带电量进行了计算,计算值和实验值的对比结果表明,计算值和实验值比较吻合。     

牛顿流体条件下偏心环空间隙雷诺数及层流区域方程研究

以平板流模型为基础,提出了偏心环空间隙雷诺数及其计算方法,并用偏心环空分区的概念,研究了偏心环空牛顿流体的层流区域方程。研究结果表明:偏心环空间隙雷诺数和偏心环空综合雷诺数存在不一致性,可用偏心环空间隙雷诺数来研究偏心环空的局部紊流和层流;可用偏心环空牛顿流体层流区域方程确定环空局部层流和紊流区域范围。     

煤层气多分支井身结构设计模型研究

煤层裂缝系统由众多不同类型的裂纹组成,原始裂纹与应力变化产生的新裂纹形成网状结构。煤层气多分支井增产机理在于实现广域面的效应,可以大范围地沟通煤层裂隙系统,扩大煤层降压范围,降低煤层水排出时的摩阻,大幅度提高单井产量和采收率。根据流体管路串联和并联原理,建立了层流和紊流条件下的分支井眼长度与直径的约束方程,推导出多分支井身结构协调方程,建立了多分支井身结构设计的理论基础。根据不同的煤层地质条件,设计出2类紊流型和3类层流型的多分支井身结构模型,可用于煤层气田多分支井优化设计。     

牛顿流体紊流-幂律流体层流的圆管分层流动规律

从流体力学中N—S方程与雷诺方程出发，建立了圆管两相中一相为幂律流体而另一相为牛顿流体分层紊流-层流流动的数学模型。通过两相分层紊流-层流的相互作用的流体力学分析，提出了两相流动界面的耦合条件，从而得到了一组完整描述两相圆管分层紊流-层流的数学方程，通过数值求解分层流的数学方程，得到了对工程实际应用有重要价值的流动规律。应用圆管两相分层紊流-层流的流动规律，可以实现高粘流体的高效率输送。     

四参数流变模式及其水力计算模型

提出了一种四参数流变模式,该模式能够精确地描述各种无时间依存关系的钻井液体系。利用多组测量数据评价了四参数流变模式对不同流体的拟合效果。根据管流特性参数法,并扩展应用到环空中,推导了管内与环空的层流压降计算公式,同时给出了紊流计算的半经验公式。通过引入广义流性指数的方法,给出了流态判别模型,使层流与紊流计算一致。根据四参数水力计算模型编制了计算机程序,利用一组不同来源的实验数据(包括管内与环空各种钻井液下的层流和紊流流动),验证了四参数模式的水力计算模型。与实测数据的对比表明,该模型计算结果与测量数据吻合得很好。说明该模式的水力计算模型要优于当前可用的流变模式。     

无屈服流体的紊流管输摩阻系数

本文导出了一个在紊流管输条件下关联非牛顿无屈服流体广义雷诺数和流变特性与摩阻系数的新方程。用Metzner和Reed研究的广义方法来描述无屈服流体的流变性；由统计误差分析来确定所导出的方程的精度。     

考虑摩阻损失的水平井长度优化

井筒压降会影响水平井的产能,传统的水平井产能公式不考虑井筒压降。为了得到井筒的压降方程,把水平井水平段看作水平管路,并且假设地层流体均匀流入井筒,利用伯努利方程得到管路任意两个断面之间的摩阻损失,进而得到层流和紊流条件下井筒中的压力梯度,经过积分得到水平井跟部和趾部之间的摩阻损失。根据Joshi公式得到水平井在水平面和垂直面上的摩阻,再结合井筒中的摩阻,利用等值渗流阻力法便可得到水平井在层流和紊流条件下的产能公式,最后优选出水平段的长度。     

抽油杆波动方程等效粘性阻尼系数

为精确估计抽油杆波动方程中的粘性阻尼系数,提出基于等摩擦功原理的等效粘性阻尼系数计算方法。该方法通过建立管杆同心环空牛顿流体层流的运动方程,结合抽油杆上、下冲程的边界条件,求解了上、下冲程不同的环空流场分布及对应的粘性能耗。根据VALEEV和REPIN的流体与接箍摩擦力公式,推导了上、下冲程的接箍局部阻力损失。由1个周期内波动方程粘性阻尼项所做功等于抽油杆和接箍的能耗,得到了等效粘性阻尼系数。计算算例中,张琪阻尼公式计算值比提出的等效阻尼系数小15.0%,接箍阻尼能耗占总阻尼能耗的19.0%。研究结果为更准确预测抽油杆粘性阻尼提供了理论依据。     

致密低渗气藏水平井新的产能评价“一点法”

针对致密低渗气藏水平井修正等时测试井底流压难稳定、二项式曲线倒转的不足,依据该气藏水平井修正等时试井的理论,运用压力叠加原理,提出该类气藏水平井有效快速产能评价"一点法"。运用该方法对实际水平井修正等时测试资料进行分析,解释的指数式方程系数为0.98,紊流效应极弱;在气田储层参数范围内分析储层有效渗透率、水平井有效长度、储层有效厚度对水平井紊流效应压降的影响,发现紊流效应压降在总压降中占比低于1%,紊流效应可忽略,二项式产能方程可简化为层流方程。该"一点法"只需求一个产能方程系数,较大程度节省测试时间,可为致密低渗气藏水平井产能评价提供技术支撑。     

垂直管中气液两相气泡流的流动规律

本文根据理论分析和气液两相流的室内实验,得出了气液两相气泡流的空隙率分布以及在层流条件下和紊流条件下的速度分布规律。由以上结果得出的压降计算方法能比较准确地确定气液两相气泡流的压力损失。     

考虑紊流与不完善性的气井动态预测模型

通过将气藏分成三个流动区域,即层流区、过渡区与紊流区,推导出考虑紊流与不完善性影响的气井产能的新关系式。研究表明,完井与射孔不完善性是影响气井产能的最重要因素之一,其次依次为产气量、有效厚度及供气半径,渗透率对气井产能的影响最小。对于高产气井,产能论证及方案设计中必须考虑紊流对气井产能的影响,否则会产生很大的误差,并根据计算给出了应该考虑紊流影响的渗透率与气井产量的界限,研究成果对提高气井动态分析水平具有现实意义。     

幂律液体环形空间层流螺旋流的压降计算

本文推导了幂律液体环形空间层流螺旋流的压降方程,介绍了由压降方程计算幂律液体环形空间层流螺旋流的压降的方法。并通过CMC水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的螺旋流实验,把由压降方程算得的理论压降和实测压降做了对比。对比结果说明,上述的压降方程和计算压降的方法是正确的。     

幂律钻井液管流的f因子

依据幂律流体层流运动的基本规律和修正的Blasius紊流阻力公式,利用当量直径和当量雷诺数的概念,推导出两种流态(层流和紊流)、三种过流断面(圆形、同心环空及偏心环空)六种不同形式f因子的数学表达式,为幂律钻井液管流摩阻的实用计算提供了理论依据和简捷方法。     

水力旋流器内流体流动模型的建立

在当前预测水力旋流器内部流场的工作中采用了一拟计算方法，在假设轴对称的前提下完成了针对紊流的计算。借助于含有一个新的紊流散逸方程的常规k──∈模型已改变了紊流的闭合性。已证实现有列出的散逸方程在预测目前的流场本质特征方面存在着缺陷。对计算结果进行讨论表明，新模型能准确地预测在没有气核时常用水力进料型水力旋流器的流场特性。     

喷射钻井水力参数与泥浆流变参数互相适应的优选方法

本文介绍了在喷射钻井中计算和确定各种钻井水力参数和泥桨流变参数相互适应的优选方法.其中包括:泥桨流变性、临界流速和“z”值、流变模式、净化能力、层流压耗、紊流压耗、钻头水力参数优选等.     

计算原油管路摩阻的一种新方法

分析幂律流体圆管层流流动特点，提出可用有效管流表现粘度及牛顿流体摩阻计算公式计算幂律流体的层流和紊流摩阻损失。针对热油管道工况特点，提出通过用旋转粘度计模拟测定管输原油流变性来计算摩阻的方法。     

根据渤海试桩资料推算p—y曲线簇

本文用作者提出的由桩身弯矩值求解土反力参数的积分方程数值解方法对渤海试桩资料进行了计算,从而得到该海域的p～y曲线簇。该曲线簇可供在渤海设计平台时使用。     

测定连续油管中压力降的计算公式

文中叙述了用一个计算公式即可计算井中连续油管内的不可压缩的流体层流、过渡流与紊流状态下的压降。这个公式非常实用，尢其是在计算机辅助设计与计算机辅助作业条件下更为有利。