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内杆流场轴向速度的检测

内杆自转公转方向相反时,在环空宽间距侧,内杆偏心度对流体轴向速度的影响与内杆自转公转同向时类似;而在环空窄间距侧,内杆偏心度越大,流体轴向速度越小。


内杆在不同偏心位置轨道旋转运动时杆柱所受扭矩不同,随着偏心度的增加,杆柱所受扭矩增大,且内杆自转公转方向不同时其扭矩增幅不同;整体上内杆自转公转反向时其扭矩高于自转公转同向的情况,在偏心率较大的情况下,内杆自转公转同向运动相比于反向运动时其扭矩升高趋势更平缓。


当内杆发生与自转方向相同的公转运动时,水平井环空内流体切向运动明显増强,更多岩屑颗粒由于钻杆的旋转作用被旋至环空宽间距侧的钻井液高速流动区域,钻井液携岩效果増强,环空内岩屑体积分数为零的区域扩大;由于钻杆的逆时针公转运动,水平井低边形成的岩屑床分布发生旋转偏移,其偏移方向与内杆公转同向,此算例中内杆公转方向为逆时针,岩屑床也产生逆时针方向的偏移;内杆公转与自转方向相反时,环空宽间距侧切向流动减弱,ca88手机版钻井液流体携岩效果变差,井筒截面岩屑颗粒体积分数较大,岩屑颗粒堆积严重。


对比不同岩肩粒径对内杆行星运动的井筒环空中流体携岩特性影响的计算中岩肩粒径范围取d=1mm、3mm、5mm、8mm,其余计算条件与上节相同。


表1:钻井液岩屑分类标准

颗粒粗细等级

岩屑尺寸d (Mm)

美国标准筛号

>2000

10

2502000

6010

74250

20060

4474

325200

极细

244

黏土

胶粒

<2

水平井环空内岩屑颗粒直径将显著影响钻井液对其的运移。当岩屑颗粒直径较小时,由于钻杆的行星旋转运动,岩屑颗粒悬浮至钻井液高速流动区域,钻井液对环空内岩屑颗粒携带效果较为均匀。特别地,当岩屑颗粒平均直径为1mm时,环空内岩屑颗粒体积分数与入口颗粒相体积含量近乎相同,且宽窄间距处颗粒相体积分数几乎无差别,钻井液对岩屑颗粒运移效果较好,ca88会员登录环空内未形成岩屑床层;随着岩屑粒径的增大,水平井环空低边位置处岩屑颗粒的堆积明显加剧,环空窄间距侧形成岩屑床,当岩屑平均粒径为8mm时,环空低边岩屑颗粒体积分数接近于10%,为入口含量的十倍;环空宽间距侧颗粒含量分布与窄间距侧相反,颗粒直径越大其体积分数越小。总体效果为钻井液流体对小直径岩屑颗粒的携带效果要明显优于大直径颗粒。


随着内杆转速的升高,环空低边处岩屑床被旋转的钻井液流体破坏并发生旋转偏移,岩屑集中区域被旋至井杆右上方向区域,偏移方向与内杆公转方向相同;内杆转速越大,井筒环空内岩屑层旋转偏移越剧烈,环空窄间距侧岩屑含量越低;内杆转速达到240r/min时,环空内颗粒相浓度平均值接近入口颗粒相含量,内杆转速的提高对提升钻井液携岩效果有显著的积极作用。


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点击次数:  更新时间:2018-01-18 09:04:15  【打印此页】  【关闭