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粘弹性流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的压力梯度

李楠  
【摘要】: 在聚驱采油工况下,抽油机井产出液在井筒中的流动可以视为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动。开展粘弹性流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的研究,可为聚驱抽油机井工作参数的优选提供理论依据,具有工程实际意义。 利用变系数二阶流体模型描述粘弹性流体的流变性,建立了变系数二阶流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的瞬时压力梯度方程和时均压力梯度公式,并给出了相应的数值计算方法。以HPAM水溶液为例,对这种流动的瞬时和时均压力梯度进行了数值计算,并分析了内管冲程、冲次、环空偏心度以及弹性对瞬时和时均压力梯度的影响。结果表明:对于可视为变系数二阶流体的HPAM水溶液在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流,内管冲程、冲次和环空偏心度对瞬时压力梯度的影响明显;弹性对瞬时压力梯度有影响;内管冲程和冲次对时均压力梯度的影响并不明显;环空偏心度对时均压力梯度的影响较为明显;弹性对时均压力梯度有影响。还建立了变系数二阶流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的稳定性参数H的计算公式,并以HPAM水溶液为例,对这种流动的稳定性参数H进行了数值计算和分析。 通过质量百分比浓度分别为0.050%、0.100%和0.125%的HPAM水溶液在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的室内实验,根据上述瞬时压力梯度方程、时均压力梯度公式和稳定性参数H的计算公式及相应的数值计算方法,将计算时均压力梯度与实测时均压力梯度进行了对比,并确定了稳定性参数H的临界最大值。结果表明:计算时均压力梯度与实测时均压力梯度的最大平均相对百分比误差为2.60%,可以认为本文建立的瞬时压力梯度方程和时均压力梯度公式及给出的相应数值计算方法是正确的;变系数二阶流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的稳定性参数H的临界最大值为380。


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