基于自相似模型的气井管柱中流体的近壁压力试验研究
本文选题:管柱 + 流体试验 ; 参考:《中国石油大学学报(自然科学版)》2017年02期
【摘要】:气井管柱内流体运动状态和近壁压力分布的确定对井筒安全和完整性评价有重要意义。从相似性原理出发设计气井管柱流体力学试验,通过尺寸比尺和流速控制实现模型与原型的几何相似和雷诺数自相似,采用试验和数值计算对气井造斜弯曲段管柱近壁压力进行对比研究,利用相对误差分析验证试验的可行性。结果表明:气井管柱室内流体试验满足雷诺数自相似下的几何相似条件;当取运动黏度为试验不变量时,管柱近壁压力的试验模拟结果与数值计算结果相比偏小,当试验压差为0~20 MPa时,近壁压力最大相对误差为4.12%,且压差越大,相对误差越小;随着生产压差(p_p=5~20 MPa)和油管内径(D=76.00~157.08 mm)的增大,管柱整体近壁压力和沿程压力降增大;造斜弯曲段流入端的局部压程比随油管内径增大而增大,流出端规律相反。满足几何相似和雷诺自相似条件的管柱流体试验是气井管柱近壁压力研究的有效手段。
[Abstract]:The determination of fluid movement state and near wall pressure distribution in gas well string is of great significance for wellbore safety and integrity evaluation.Based on the similarity principle, the fluid mechanics test of gas well string is designed. The geometric similarity and Reynolds number self-similarity between the model and the prototype are realized by size scale and velocity control.The relative error analysis was used to verify the feasibility of the experiment.The results show that the in-room fluid test of the gas well string satisfies the geometric similarity condition under Reynolds number self-similarity, and when the kinematic viscosity is taken as the experimental invariant, the experimental simulation results of the near wall pressure of the gas well string are smaller than those of the numerical calculation results.When the test pressure difference is 0 ~ 20 MPa, the maximum relative error of the near wall pressure is 4.12, and the greater the pressure difference, the smaller the relative error, and with the increase of the production pressure difference, the pressure drop near the wall and the pressure drop along the length of the pipe are increased with the increase of the production pressure difference (P < 0.05) and the inner diameter of the tubing (D _ (76. 00) 157.08 mm).The local pressure range ratio increases with the increase of the inner diameter of the tubing, but the rule of the outflow end is opposite.It is an effective method to study the near wall pressure of gas well string under the condition of geometric similarity and Reynolds self-similarity.
【作者单位】: 中国石油大学储运与建筑工程学院;中国石油大学油气CAE技术研究中心;中国石油大学机电工程学院;华北油田采油工程研究院;中国石油集团石油管工程技术研究院;
【基金】:国家自然科学基金项目(51274231,51374228,U1262208) 中央高校基本科研业务费专项(15CX06067A) 国家油气重大专项(2016ZX05017-003-01) 中石油“十三五”基础课题(2016A-3905)
【分类号】:TE37
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,本文编号:1755929
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