石油学报

作者：汤明, 郭欣钰, 谢玉森, 赵晨敏, 敬亚东, 何世明

单位：西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室 四川成都 610500

关键词：椭圆井筒,同心环空,螺旋层流,数值模型,拟合模型

基金：汤明,男,1985年7月生,2016年获西南石油大学博士学位,现为西南石油大学石油与天然气工程学院副教授,主要从事油气井工程岩石力学、流体力学、钻井新技术新工艺等方面的教学和科研工作。Email:tm4432@126.com

摘要： 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 ≤ vx ≤ 1.4 m/s,40 r/min ≤ ω ≤ 120 r/min,0.5 ≤ Kd ≤ 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度拟合模型能够实现流动压降的准确便捷预测。

来源：2024年第3期

《石油学报》期刊编辑部

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