控压钻井环空卡森流体两相螺旋流轴向速度研究

作     者：伊明 黄志强 戴勇 席云龙 安俊 孔祥伟 Yi Ming;Huang Zhiqiang;Dai Yong;Xi Yunlong;An Jun;Kong Xiangwei

作者机构：长江大学石油工程学院武汉430000 中国石油西部钻探工程技术研究院克拉玛依834000 中国石油集团油田技术服务有限公司钻井技术部北京100007 中国石油西部钻探克拉玛依钻井公司克拉玛依834000 

出 版 物：《应用力学学报》 (Chinese Journal of Applied Mechanics)

年 卷 期：2021年第38卷第3期

页      面：1022-1027页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：西部钻探克拉玛依钻井研究院项目“裂缝、溶洞及高渗储层控压钻井气侵来源识别及控制技术研究”(xzgcy2019-137) 中国石油天然气集团公司重大现场试验项目“复杂超深井安全优快钻完井技术集成与试验”(2020F-46) 

主　　题：控压钻井 柯特流 卡森流体 气液两相螺旋流 轴向速度 

摘      要：考虑控压钻井环空气液两相流参数、钻井液周向与轴向运动等因素,本文提出了控压钻井环空卡森流体两相螺旋流柱坐标理论模型;通过新疆玛湖油田区块具体实例,分析了摩阻压降、屈服应力、环空外径、空隙率等对控压钻井两相螺旋流轴向速度的影响。结果表明:控压钻井环空卡森流体两相螺旋流流核及流速峰值向钻杆壁面靠近,距离环空内壁与钻杆外壁中心点的偏度可达8.36%;由于柯特流及钻井液动粘切力下降的影响,随杆转速和管径增大,卡森流体最大速度峰值在轴向的分布向环空壁面移动;随屈服应力的增大,流核宽度呈现增大趋势,当钻井液屈服应力为1.9Pa时,卡森流体流核宽度约为19.3mm;随控压钻井环空内空隙率增大,气液两相的粘度下降,螺旋流的轴向速度峰值呈增大趋势。分析螺旋流轴向速度分布可为控压钻井井口回压加载及环空流速控制提供帮助。