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《大庆石油学院》 2008年
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粘弹性流体在内管做行星运动的环空中流动时内管壁的受力分析

常瑛  
【摘要】: 在特殊井石油钻井中,由于钻杆自重及偏心的影响,钻杆不仅绕自身轴线自转,还绕着井眼(或套管)的轴线公转,钻井液在钻杆与井眼(或套管)所形成的偏心环空中的流动可视为粘弹性流体在内管做行星运动的环空中的流动。同样,在聚驱井螺杆泵采油工况下,采出液在抽油杆和油管所形成的偏心环空中的流动也可视为粘弹性流体在内管做行星运动的环空中的流动。因而研究粘弹性流体在内管做行星运动的环空中流动时内管壁所受的作用力,对特殊井钻井井眼轨迹控制、防止钻井卡钻以及聚驱螺杆泵采油井中分析和防治抽油杆的偏磨、杆断以及优化设计泵的工作参数具有理论指导意义。 本文针对可用变系数二阶流体模式描述其流变性的粘弹性流体,推导了粘弹性流体在内管做行星运动的环空中流动时流体作用在内管壁上的法向应力差、切向应力和扭矩的计算公式,并给出了对其进行数值求解的计算方法。计算和分析了变系数二阶流体在内管做行星运动的环空中流动时内管自转和公转速度、环空偏心度以及压力梯度对内管壁上的法向应力差、切向应力和扭矩的影响,结果表明:对于变系数二阶流体在内管做行星运动的环空中的流动,内管自转和公转速度以及环空偏心度对内管壁上的法向应力差、切向应力和扭矩的影响较大,压力梯度对内管壁上的法向应力差、切向应力和扭矩影响较小;还利用数值计算结果,对比分析了相同条件下数值计算的变系数二阶流体和幂律流体在内管做行星运动的环空中流动时内管壁上的法向应力差、切向应力和扭矩,结果表明,当变系数二阶流体弹性较小时,流体弹性对法向应力差、切向应力和扭矩没有明显影响;当变系数二阶流体弹性相对较大时,流体弹性对法向应力差影响较大,但对切向应力和扭矩影响较小。通过对Newton流体在内管做行星运动的环空中流动时内管壁法向应力差、切向应力和扭矩的数值解与解析解的对比,二者吻合较好,可以认为本文给出的粘弹性流体在内管做行星运动的环空中流动时流体作用在内管壁上的法向应力差、切向应力和扭矩的计算公式和数值计算方法是正确的。
【学位授予单位】:大庆石油学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TE21

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张斌;变系数二阶流体在内管带圆环体且旋转的环空中的流动[D];东北石油大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 杨树人,王春生,杨英;黏弹性流体在内管做轴向运动的偏心环空中的速度分布[J];大庆石油学院学报;2005年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 季海军;幂律流体在内管做行星运动的环空中的流动[D];大庆石油学院;2005年
2 刘东升;幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的稳定性参数H’[D];大庆石油学院;2006年
【共引文献】
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10 潘开林;丘伟阳;袁超平;刘静;;基于Maxwell模型的树脂系基板中埋置电容研究[J];半导体技术;2009年09期
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9 丁鹏;闫相祯;;非牛顿流体力学简介及发展[A];第二届全国力学史与方法论学术研讨会论文集[C];2005年
10 周燕佩;王梦丽;;牵引传动技术进展的回顾与认识及对机械课程教学内容的增新建议[A];第五届全国机械设计及制造专业教学研讨会议论文集(卷2 教学史志)[C];1995年
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1 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 杨勇;压力敏感性材料裂纹尖端场的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 甄晓霞;大跨径钢桥桥面铺装体系力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
4 李媛萍;非线性粘弹性结构的动态行为及大跨空间网壳的减震控制研究[D];暨南大学;2010年
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6 韩书谟;1100kV GIS中SF6断路器关键技术研究[D];沈阳工业大学;2010年
7 张芹;大功率LED模块温度湿度加速寿命试验研究[D];华中科技大学;2011年
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9 王文昌;三维曲井抽油杆柱动力学特性分析方法研究与应用[D];上海大学;2011年
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1 张红为;杨木横纹压缩本构关系与时—温等效性研究[D];安徽农业大学;2010年
2 吴余滨;改性碴土流变特性实验研究[D];大连理工大学;2010年
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9 王晓宇;金川矿山废石—全尾砂高浓度充填料浆管输阻力模型研究[D];昆明理工大学;2010年
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【同被引文献】
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1 鲁港;王立波;王冠军;张宇;;幂律钻井液同心环空轴向层流压降的计算[J];断块油气田;2009年04期
2 尹洪军;姜海梅;钟会影;苏宇驰;;SPTT黏弹性流体在突缩流道内的流动[J];大庆石油地质与开发;2008年02期
3 张景富,李邦达,代明午;定向井偏心环空中Bingham流体层流螺旋流流动特性[J];大庆石油学院学报;1992年04期
4 杨树人,王春生,杨英;黏弹性流体在内管做轴向运动的偏心环空中的速度分布[J];大庆石油学院学报;2005年01期
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9 常瑛;包志晶;崔海清;李楠;;流体在内管做轴向往复运动偏心环空中非定常流的压力梯度[J];大庆石油学院学报;2007年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 张淑云;幂律流体在内管带等距圆环体且旋转的变截面环空中的流动[D];东北石油大学;2011年
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3 季海军;幂律流体在内管做行星运动的环空中的流动[D];大庆石油学院;2005年
4 杨元建;粘弹性流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中的非定常流[D];大庆石油学院;2005年
5 刘东升;幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的稳定性参数H’[D];大庆石油学院;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 蔡萌;幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的二次流[D];大庆石油学院;2005年
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4 包志晶;流体在内管做轴向往复运动偏心环空中非定常流的压力梯度[D];大庆石油学院;2008年
5 王野;内管带环槽环空的配注器内流场的数值模拟[D];大庆石油学院;2009年
【二级参考文献】
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10 杨元健,高涛,崔海清,孙智,郭军辉;幂律流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的流量分布[J];大庆石油学院学报;2004年06期
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1 季海军;幂律流体在内管做行星运动的环空中的流动[D];大庆石油学院;2005年
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