幂律流体在椭圆井眼同心环空中螺旋层流流动压降

环空压降的准确预测是精准控制井底压力的基础，能够有效防止井漏、溢流，甚至井喷等井下复杂和事故。常规环空压降预测多以圆形井眼为基础，未考虑井眼形状不规则的影响；由于岩石力学特性参数和地应力的非均质性，易形成椭圆形井眼。以流体动力学为基础，建立椭圆井眼中幂律流体螺旋层流流动压降数值模型，利用流体力学仿真结果和实验结果对数值模型进行验证；以数值模型为基础，开展流动压降影响因素分析，明确不同参数对流动压降的影响规律；采用最小二乘法建立无量纲压力梯度拟合模型。研究结果表明，数值模型与仿真模拟和实测结果误差介于±5%。压力梯度随流体稠度系数的增加呈线性增大，随流体流性指数和环空内外径比率增大呈指数数型增大，随轴向平均速度增大呈对数型增大，随椭圆长短轴之比和内管转速增大呈指数型降低。无量纲压力梯度几乎不随流体稠度系数的变化而变化，拟合模型与数值模型误差仅为±5%。适用参数范围为0.8 m/s≤v_x≤1.4 m/s, 40 r/min≤ω≤120 r/min, 0.5≤K_d≤0.8,1.0≤η≤1.2和0.5≤n≤0.8。椭圆井眼同心环空螺旋层流无量纲压力梯...