聚驱井采油工艺中黏弹性流动规律的研究

论文摘要

几年来,驱油井采油工艺已成为大庆油田高产稳产的重要支柱,在水驱油的基础上可将原油采收率提高12%以上。但是,在获得巨大的经济效益的同时,聚驱井采油工艺方面也出现了以下两个问题亟待解决。首先,聚合物驱抽油机井抽油杆管偏磨加重,断杆概率增大,作业井次明显增加;其次,注入管线的振动加剧,检修周期及使用寿命缩短,泵效下降。针对上述两个问题,本文采用共转Oldroyd-Maxwell流体本构方程建立粘弹性流体在偏心环空中及注聚管线中的流动方程,根据具体情况给出初始条件和边界条件,通过数值求解得出粘弹性流体的流场和应力场。通过研究聚合物溶液在偏心环空中及注聚管线中的黏弹流动规律得出:在偏心环空中,偏心度越大流场越不对称,作用在抽油杆上的法向力也就越不对称,法向力的合力——径向力也必然越大,越容易产生杆管偏磨;在注聚管线中法向应力同样也是诱发管线振动的主要因素。并据此提出了扶正及优化的防偏磨措施,减轻了见聚井杆管偏磨;同时提出改造地面管线上的三通的直角导圆构造,为预防和整治管线振动提供了理论和现实依据,取得了可观的经济效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 粘弹性流体的本构理论
• 1.1 牛顿流体与非牛顿流体
• 1.2 线性本构方程
• 1.3 OLDROYD-MAXWELL 本构方程
• 1.4 以物理分量表示的本构方程
• 1.4.1 上随体Maxwell 流体本构方程
• 1.4.2 Oldroyd B 流体本构方程
• 1.4.3 下随体Maxwell 流体本构方程
• 1.4.4 共转Oldroyd-Maxwell 流体本构方程
• 第二章 粘弹性流体流动方程
• 2.1 连续方程
• 2.2 以应力张量表示的流动方程
• 2.3 粘弹性流体的流动方程
• 第三章 流场的数值模拟
• 3.1 计算流体动力学及商业软件简介
• 3.1.1 数值方法简介
• 3.1.2 CFD 商业软件简介
• 3.2 控制容积法
• 3.3 离散方程机器求解
• 第四章 计算结果分析及应用
• 4.1 井筒偏心环空中的流动
• 4.1.1 速度分布及流量
• 4.1.2 径向力及其影响因素分析
• 4.1.3 抽油杆受力分析及偏磨原因
• 4.2 管线局部构件处的流动
• 4.2.1 POLYFLOW 求解流程
• 4.2.2 速度场和应力场
• 4.2.3 注聚管线振动的防治措施
• 4.3 防偏磨措施的应用
• 4.3.1 直井防偏磨措施
• 4.3.2 斜井防偏磨措施
• 4.3.3 应用情况及经济效益
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要