控壓鉆井：建模、模擬與設(shè)計(jì)

1 流體力學(xué)挑戰(zhàn)及技術(shù)綜述 1.1 概述 1.2 控壓鉆井流體研究面臨挑戰(zhàn) 1.3 控壓鉆井流動模擬器：穩(wěn)態(tài)、二維、單相流 1.4 控壓鉆井流動模擬器：瞬態(tài)、二維、單相流 1.5 控壓鉆井流動模擬器：瞬態(tài)、三維、多相流 2 一般理論和物理模型構(gòu)架 2.1 圓柱坐標(biāo)系下牛頓流體流動 2.2 剪切稀釋性和非牛頓流體流動的影響 2.3 無旋轉(zhuǎn)條件下，一般非牛頓流體在高度偏心環(huán)空流動的曲線網(wǎng)格劃分 2.4 旋轉(zhuǎn)條件下，一般非牛頓流體偏心環(huán)空流動曲線網(wǎng)格劃分 3 數(shù)值分析和算法開發(fā)策略 3.1 偏心環(huán)空流網(wǎng)格生成 3.2 單連接管道流映射 3.3 固相沉積建模及應(yīng)用 3.4 應(yīng)用有限差分法分析環(huán)空流動問題 4 穩(wěn)態(tài)、二維、非牛頓、單相、偏心環(huán)空流動 4.1 偏心環(huán)空牛頓流體流動應(yīng)用 4.2 偏心環(huán)空冪律流體流動 4.3 湍流模型和冪律流體對比 4.4 偏心環(huán)空，非牛頓流體壓力梯度與流量曲線計(jì)算 4.5 沿井眼軌道，非旋條件下偏心環(huán)空，非牛頓流體流入和流出的影響 4.6 循環(huán)或非循環(huán)(無旋轉(zhuǎn))條件下，偏心環(huán)空，穩(wěn)定的抽吸和激動對冪律流體的影響 4.7 鉆柱旋轉(zhuǎn)且微小軸向運(yùn)動條件下，偏心環(huán)空，穩(wěn)定抽吸和激動對冪律流體的影響 4.8 鉆柱旋轉(zhuǎn)且軸向運(yùn)動條件下，偏心環(huán)空，穩(wěn)定抽吸和激動對赫一巴流體的影響 4.9 穩(wěn)定狀態(tài)的瞬時抽吸和激動 4.10 等效循環(huán)密度(ECD)計(jì)算 5 更多穩(wěn)態(tài)流動應(yīng)用 5.1 鉆柱或套管有軸向運(yùn)動、無旋轉(zhuǎn)，同心環(huán)空牛頓流體流動 5.2 阻礙流體流動的密度分層(重力凹陷)和回旋環(huán)空渦流 5.3 鉆柱或套管軸向靜止、無旋轉(zhuǎn)，同心環(huán)空赫一巴流體流動 5.4 鉆柱或套管有軸向運(yùn)動、無旋轉(zhuǎn)，同心環(huán)空廣義赫一巴流體流動 5.5 彎曲井眼中穩(wěn)態(tài)非牛頓流體流動 5.6 鉆柱或套管旋轉(zhuǎn)，但軸向靜止時，同心環(huán)空牛頓和冪律流體流動 5.7 斜井中巖屑運(yùn)移規(guī)律 5.8 不穩(wěn)定流導(dǎo)致的巖屑床的增長 5.9 卡鉆和震擊解卡時定點(diǎn)流體評價 5.10 矩形管道牛頓流流動 6 瞬態(tài)、二維、單相流動模型 6.1 瞬態(tài)流動控制方程 6.2 旋轉(zhuǎn)引起的矛盾 6.3 不同操作方法對瞬態(tài)旋轉(zhuǎn)算法的影響 6.4 瞬態(tài)壓力梯度和體積流量 7 受鉆柱或套管往復(fù)運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)影響的瞬態(tài)流動分析 7.1 運(yùn)行驗(yàn)證：冪律流體，穩(wěn)態(tài)、無旋轉(zhuǎn)、同心環(huán)空流的3種方法 7.2 運(yùn)行驗(yàn)證：牛頓流體，瞬態(tài)、無旋轉(zhuǎn)、同心環(huán)空流動 7.3 運(yùn)行驗(yàn)證：牛頓流體，瞬態(tài)、無旋轉(zhuǎn)、偏心環(huán)空流動 7.4 穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)對同心環(huán)空、層流、冪律流體流動的影響 7.5 穩(wěn)定轉(zhuǎn)動對偏心環(huán)空、牛頓流體流動的影響 7.6 穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)對高度偏心心環(huán)空、低密度(泡沫)冪律流體流動的影響 7.7 穩(wěn)定轉(zhuǎn)動對高度偏心心環(huán)空、高密度鉆井液冪律流體流動的影響 7.8 鉆柱不旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)不同情況下提高或降低鉆井泵泵速的影響 7.9 旋轉(zhuǎn)速度及加速過程的影響 7.10 鉆柱軸向運(yùn)動的影響 7.11 旋轉(zhuǎn)和正弦往復(fù)運(yùn)動的綜合影響 7.12 對于屈服應(yīng)力流體，增加鉆井泵泵速以及旋轉(zhuǎn)、正弦往復(fù)運(yùn)動的綜合影響 8水泥漿與鉆井液多相流瞬態(tài)頂替 8.1 長偏心環(huán)空，不穩(wěn)定、三維牛頓流體混相流動 8.2 偏心環(huán)空，管柱旋轉(zhuǎn)引起的瞬態(tài)、二維、單相非牛頓流體流動 8.3 長偏心環(huán)空，管柱旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動引起的瞬態(tài)、三維、非牛頓混合流體流動 8.4 非牛頓流體對流模型 8.5 多種非牛頓流體混相簡易模型 9 瞬態(tài)、三維、多相管流和環(huán)空流動 9.1 管柱和井眼內(nèi)單一流體，計(jì)算一般非牛頓流體總壓耗 9.2 管柱和偏心井眼內(nèi)多種流體，界面跟蹤和計(jì)算總壓耗 9.3 計(jì)算環(huán)空和鉆桿內(nèi)壓耗 9.4 赫-巴管流分析 9.5 無旋轉(zhuǎn)牛頓流體瞬態(tài)、三維、偏心、多相流分析 9.6 無旋轉(zhuǎn)牛頓流體瞬態(tài)、三維、偏心、多相流分析(模擬器模擬) 9.7 無旋轉(zhuǎn)一般非牛頓流體瞬態(tài)、三維、偏心多相流分析(模擬器模擬) 9.8 鉆柱軸向運(yùn)動、無旋轉(zhuǎn)，一般非牛頓流體的瞬態(tài)、三維、偏心、多相流分析(完全靜止管柱條件下，運(yùn)行驗(yàn)證) 9.9 無軸向運(yùn)動，旋轉(zhuǎn)冪律流體的瞬態(tài)、三維、偏心、多相流分析 9.10 鉆柱軸向運(yùn)動、旋轉(zhuǎn)，一般牛頓流體瞬態(tài)、三維、偏心、多相流分析(在恒定速度旋轉(zhuǎn)、軸向運(yùn)動條件下，運(yùn)行驗(yàn)證) 10 結(jié)束語 參考文獻(xiàn) 單位換算