本文選題：環(huán)空 + 液固兩相流��； 參考：《東北石油大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：井中巖屑堆積會導(dǎo)致下鉆遇阻、蹩泵、卡鉆,高扭矩和摩阻壓耗等諸多問題,且影響井中巖屑運移的因素有許多,不同因素之間相互作用復(fù)雜,因此對于井中環(huán)形空間內(nèi)部的液固兩相流動問題進行研究具有工程實際意義。本文基于歐拉-歐拉雙流體模型研究液固兩相流動,采用k-ε湍流模型對流動進行求解,應(yīng)用Gidaspow曳力模型模擬液固相相間作用力,并運用UDF實現(xiàn)鉆桿的轉(zhuǎn)動,使用FLUENT動網(wǎng)格技術(shù)對環(huán)空中液固兩相流體流動的三維流場進行數(shù)值模擬。針對于不同因素對攜巖的影響,設(shè)置了不同入口液體流速,不同鉆桿轉(zhuǎn)速,不同液體密度,不同液體粘度,不同顆粒直徑,不同鉆進速度,不同流體(牛頓流體及冪律流體),并對環(huán)空液固兩相流動特性進行理論分析。研究結(jié)果表明增大入口流速、鉆桿轉(zhuǎn)速度、液體粘度、液體密度、有利于巖屑的運移,但當入口流速增大到一定值時環(huán)空壓降開始上升,適度的增大有助于巖屑的上返;鉆桿旋轉(zhuǎn)可以增加環(huán)空液體的紊流度,把運移中的巖屑帶入環(huán)空高速流核區(qū),但當鉆桿轉(zhuǎn)速增大到一定值時,對環(huán)空巖屑運移的影響很小;提高液體密度,可提高上返中的液體拖拽巖屑的能力和液體處于靜態(tài)時的巖屑懸浮能力,有利于巖屑的攜帶;隨著液體粘度的增大,顆粒所受到的相間曳力越大,所以液體的攜帶能力越強,但并不是粘度越大越好。增大顆粒直徑和鉆進速度不利于巖屑的運移;增大稠度系數(shù)會增加冪律流體的表觀粘度,進而增大液固兩相之間的曳力。增大流性指數(shù)同樣會增加冪律流體的表觀粘度,且增大流性指數(shù)對流體湍動能和湍動耗散率的影響更大。
[Abstract]:The accumulation of cuttings in the well will lead to many problems, such as drilling resistance, pump clamping, high torque and friction pressure consumption, and there are many factors that affect the cuttings movement in the well, and the interaction between different factors is complicated. Therefore, it is of practical significance to study the liquid-solid two-phase flow in annular space. Based on the Euler-Euler two-fluid model, the liquid-solid two-phase flow is studied in this paper. The K- 蔚 turbulence model is used to solve the flow, the Gidaspow drag force model is used to simulate the liquid-solid interaction force, and the UDF is used to realize the rotation of the drill pipe. The three-dimensional flow field of liquid-solid two-phase flow in annulus is numerically simulated by FLUENT dynamic grid technique. Aiming at the influence of different factors on rock carrying, different inlet liquid flow rate, different drilling pipe speed, different liquid density, different liquid viscosity, different particle diameter and different drilling speed are set up. Different fluids (Newtonian fluid and power-law fluid) are used to analyze the characteristics of liquid-solid two-phase flow in annulus. The results show that increasing inlet velocity, drilling pipe speed, liquid viscosity and liquid density are favorable to the cuttings migration, but when the inlet velocity increases to a certain value, the annulus pressure drop begins to rise, and a moderate increase is helpful to the upwelling of cuttings. The rotation of drill pipe can increase the turbulent degree of annulus liquid and bring the cuttings into the high velocity flow core area of annulus. However, when the rotary speed of drill pipe increases to a certain value, the effect of drilling pipe rotation on the annulus cuttings migration is very small, and the liquid density is increased. It can improve the ability of the liquid in the upper return to drag the cuttings and the cuttings suspension when the liquid is in the static state, which is beneficial to the carrying of the cuttings. With the increase of the viscosity of the liquid, the larger the drag force on the particles is, the stronger the carrying capacity of the liquid is. But it's not that the greater the viscosity, the better. Increasing particle diameter and drilling speed is not conducive to cuttings migration, and increasing consistency coefficient will increase the apparent viscosity of power law fluid and further increase the drag force between liquid and solid phases. Increasing the flow index also increases the apparent viscosity of the power law fluid, and the increase of the flow index has a greater effect on the turbulent kinetic energy and turbulent dissipation rate of the fluid.
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE31

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本文編號：1916837