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国内刊号：13-1118/TE
国际刊号：1001-5620
发布日期:
作者：王贵,谭凯,曹成
单位：西南石油大学石油与天然气工程学院, 成都 610500；
关键词：油气钻井, 岩屑颗粒, 自由沉降, 形状因子, 曳力系数模型
基金：国家自然科学基金“裂缝性漏失桥接堵漏颗粒动力学行为细观模拟研究”(51604237)
油气钻井中，岩屑颗粒在井筒中自由沉降会引起沉砂卡钻等问题。为了探究岩屑颗粒沉降规律，开展了模拟岩屑颗粒自由沉降实验。利用沉降实验数据和图像处理技术，计算出10种不同形状颗粒在9种非牛顿流体中的沉降末速度与曳力系数，研究了颗粒形状和流变性对沉降的影响规律，并探究了现有曳力系数模型对非球形颗粒在非牛顿流体中的适用性。结果表明，颗粒偏离球形程度越大，在流体中越难沉降。流体黏度增加可有效抑制沉降的发生，且流体非牛顿性越强，对沉降的抑制作用越明显。现有曳力系数模型不适合描述非牛顿流体中非球形颗粒沉降规律，因此，构建了一种新的形状因子，并结合该形状因子建立了新的曳力系数模型。误差分析结果显示，新模型对沉降实验测量数据具有良好的拟合性，决定系数R2大于0.99。较现有模型预测精度提高了50.5%，预测真实岩屑颗粒曳力系数的误差在15%以内，可较好地描述不同形状岩屑颗粒的沉降曳力系数规律，对提高钻井过程中颗粒流体稳定性具有重要理论和现实意义。
来源：2022年第6期
《钻井液与完井液》期刊编辑部
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