粗糙壁面裂缝内液固两相流动的模拟研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaochongcheng
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井漏是钻井液通过裂缝从井筒内渗流到地层中的一种复杂状况。井漏的发生,不但会延长钻井周期,造成储层损害和经济损失,而且还会诱发井塌、井喷等复杂事故,严重制约着安全、快速、高效钻井以及高效开发油气藏。目前针对裂缝性地层的防漏堵漏技术大多集中在堵漏材料与工艺上,对漏失发生的本质认识有待进一步加深。因此从流体动力学的角度对漏失动力学进行模拟研究已经成为当下堵漏、防漏的热点问题,通过对漏失的本质认识有助于精确堵漏与防漏。基于分形理论与蒙特卡罗理论,分析了生成粗糙裂缝的方法,给出了生成二维粗糙裂缝的理论公式,基于MATLAB编写了生成二维粗糙裂缝的程序代码,并分析了裂缝在指数变形下的漏失规律。以流体动力学为基础,将钻井液看作宾汉流体,裂缝看作是表面粗糙、指数变形、存在倾角的二维单条裂缝,推导出了宾汉流体在二维粗糙裂缝中的漏失控制方程,并运用预估-校正法对漏失控制方程进行了求解,基于求解结果,形成一套“钻井液漏失模拟软件”。基于所建立的模型分析了二维粗糙裂缝中钻井液的漏失规律,并分析了裂缝粗糙度、倾角、压差、流体动切力、塑性粘度、颗粒直径、颗粒浓度、颗粒球形度对漏失速率及累积漏失量的影响。研究结果表明:裂缝表面越光滑,漏失速率与累积漏失量越大;裂缝倾角对漏失速率影响较小,对累积漏失量有一定的影响;裂缝面积越大,漏失速率与累积漏失量越大;裂缝长度越小,漏失速率与累积漏失量越大;裂缝宽度越大,漏失速率与累积漏失量越大;井底压差越大,漏失速率与累积漏失量增加明显;流体动切力对漏失速率影响不大,对累积漏失量有一定的影响;塑性粘度越小,漏失速率与累积漏失量越大。颗粒直径越大,漏失速率与累积漏失量越小;颗粒浓度越大,漏失速率与累积漏失量越小;颗粒球形度对漏失速率与累积漏失量的影响很小。
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