基于修正幂律模型流体的柳叶形扶正器旋流规律及应用

作     者：丁士东 张鑫 Ding Shidong;Zhang Xin

作者机构：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院北京100101 页岩气富集机理与有效开发国家重点实验室北京100101 中国石油化工股份有限公司西北油田分公司新疆乌鲁木齐830011 

基　　金：国家科技重大专项“高压低渗油气藏固井完井技术”(2016ZX05021-005)资助 

出 版 物：《石油学报》 (Acta Petrolei Sinica)

年 卷 期：2020年第41卷第1期

页      码：96-105页

摘      要：为提高注水泥过程中水泥浆顶替效率,国内外愈来愈多地使用旋流扶正器。但是,目前旋流扶正器结构参数主要靠经验设计,缺乏理论基础也没有相关行业标准。针对依据文丘里效应设计的柳叶形旋流扶正器,基于修正幂律流体模型,构建了旋流扶正器旋流长度计算模型。通过数值模拟对旋流扶正器井下旋流规律进行研究,推导出了旋流扶正器在修正幂律流体条件下,周向平均速度和完全顶替的临界速度公式。基于旋流扶正器井下旋流规律,分析了井眼环空结构、流体性能、井下井壁附着力对水泥浆顶替效率的影响,优化了柳叶形旋流扶正器旋流角、扶正棱长度、扶正棱有效体积和扶正器高度等设计参数。对比分析了柳叶形与常规旋流扶正器在不同工况下的旋流长度,柳叶形扶正器的旋流长度比常规扇形平均提升了32%,比常规梯形扶正器平均提升了47%。柳叶形扶正器在新疆顺北油田顺北3井等20多井次超深井应用,应用井固井质量明显优于常规扇形的旋流扶正器。

主 题 词：柳叶形 旋流扶正器 修正幂律流体 固井 顶替 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 0808[工学-自动化类] 0817[工学-轻工类] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0827[工学-食品科学与工程类] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7623/syxb202001009

馆 藏 号：203878639...