偏心环空中做轴向运动内管所受粘弹性流体作用力数值计算.pdfVIP

人庆年l油学院顾卜研究生学位硷义 偏心环空中做轴向运动的内管 所受粘弹性流体作用力的数值计算 摘 要 聚合物驱作为一种主要的三次采油方法，虽然在大庆油田取得了较好的驱油 效果，但是聚驱抽油机井也产生了诸如泵效下降、抽油杆偏磨、杆管断脱、检泵 周期缩短等问题。这些问题的产生与产出液的粘弹性特征不无关系，而抽油杆在 油管中又往往处于偏心的位置工作，这更加重了以上问题的产生。因此，研究聚 驱工况下抽油杆所受产出液的作用力，数值计算偏心环空中做轴向运动的内管所 受粘弹性流体的作用力，对于聚驱井抽油机工作参数的优选，防止抽油杆偏磨具 有重要的工程实际意义。 本文采用了交系数二阶流体本构方程来描述聚驱井产出液的粘弹性流变性； 建立了双极坐标系下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 流的基本方程，并进行了数值求解：给出了偏心坪空中做轴向运动的内管所受粘 弹性流体作用力的计算公式，数值计算了内管所受粘弹性流体的作用力，并分析 了偏心度、内管冲程、冲次等因素对作用力大小及方向的影响。 数值计算结果表明，对于变系数二阶流体在内管做轴向匀速运动的偏心环空 中的定常流动，当环空内管静止时，内管所受x方向合力r使内管产生偏心效应； 而当内管匀速向上或向下运动时，正在较小的压力梯度下使内管产生居中效应， 在较大的压力梯度下使其产生偏心效应：且随着偏心度的增大，r使内管居中或 偏心的效应也更加明显；而对于幂律流体，正却为零。无论是二阶流体或是幂律 流体，=方向的合力Z与r相比都要小得多。 数值计算结果还表明，对于变系数二阶流体在内管做轴向往复运动的偏心环 空中的非定常流动，在给定的压力梯度下，t在上冲程中使内管产生居中效应， 下冲程使内管产生偏心效应：但当压力梯度增大到某～值时，r在上冲程和下冲 程中都使内管产生偏心效应：而对于幂律流体，r却为零。对于给定参数的变系 数二阶流体的非定常流动，内管所受流体作用力r在内管运动的加速段为动力， 减速段为阻力，且数量级与t相当；当采用幂律流体模型计算时，t几乎可以忽 略。 关键词：粘弹性流体，偏心环空，轴向运动，非定常流，合力的数值计算 ABSIRACT Numerical CalculationofForce onthe Acting Inner Viscoelastic Cylinderby Fluidwhilethe Cylinder inEccentric MovingAxially Annulus ABSTRACT oneofthe As EOR is usedand majormethods，polymerfloodingwidely doeswell in therealsoexista lotof inthe wells Oilfield，but of Daqing problems rod—pumping withwater aslower polymerfloodingcompared flooding，suchpumpingefficiency, eccentricwearand