大斜度井筒条件下沉积砂床表面颗粒起动临界条件研究

董长银 邓珊 李爱萍 周生田 武龙

中国石油大学(华东) 石油工程学院，山东东营257061；2.中国石化中原油田分公司 采油五厂，河南 濮阳457001；3.中国石油大学(华东) 数学与计算科学学院，山东东营257061

石油工程领域中，涉及到大斜度井筒条件下固液两相流动的作业，有大斜度井的钻井岩屑运移、管内砾石充填以及冲砂作业等，这些作业的过程其实质都是沉积砂床条件下的固体颗粒运移，其中固相沉积床表面的颗粒起动是其核心问题之一。将固相颗粒视为球形颗粒，考虑颗粒重力、水流推力、上举力、水柱静压力和粒间粘结力，以及各力臂与沉没度的关系，通过力矩平衡分析建立了井筒倾斜条件下沉积床表面颗粒起动的临界流速模型，并进行了计算结果分析。该模型考虑了沉积床表面颗粒沉没位置的随机性及由此引起的颗粒起动的随机性，引入颗粒无因次沉没度随机变量，将其概率密度视为均匀分布，结合无因次沉没度的概率分布函数，在临界流速与颗粒直径及颗粒起动百分比之间建立了定量关系。该模型用于预测大斜度井条件下砂床表面颗粒在水流作用下的起动临界条件以及给定水流条件下的起动百分比。

https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-0890.2010.03.005