判别液体流态的层流稳定性理论.pdfVIP

第 20 卷第 5 期 　　　　　　　　　　　　　　　　天 　然 　气 　工 　业 　　　　　　　　　　　　　　　　 开发试采 判别液体流态的层流稳定性理论 何世明 罗德明 虞海生 刘崇建 (西南石油学院) 　(西南石油地质局) 　(华北石油管理局) 　(西南石油学院) 　　何世明等. 判别液体流态的层流稳定性理论. 天然气工业 ,2000 ;20 (5) :67～69 　　摘 　要 　准确判别井内液体的流态 ,对钻井优化设计和施工 、保证注水泥顶替质量是非常重要的。文中介绍 ( ) 、稳定性参数 了以层流稳定性现象理论为基础提出的 5 个使用较广的流态判别准则 ———雷诺数 R e Z 、稳定性参 数 K 、稳定性参数 X 和稳定性参数 Y 。通过对这 5 个流态判别准则的分析与对比 ,认为雷诺数 、稳定性参数 Z 与 K 都存在不足 ,而稳定性参数 X 、Y 更具合理性 。建议将稳定性参数 X 、Y 进行推广 ,使它们能够用于其它非牛顿液 体圆管流 、同心环空流 、偏心环空流的流态判别 。 　　主题词 　流体 　层流 　稳定性 　雷诺数 　环形空间流动 　钻井 　　自雷诺 1883 年进行了著名的圆管雷诺实验 ,并 和流道几何情况有关 ,但在通常的应用中常认为临 从实验现象中发现层流与紊流间的临界状态可用临 界雷诺数与流道几何情况无关 , 即管流与环空流的 ( 界雷诺数来进行判别以来 ,许多学者都从不同角度 临界雷诺数取为同一值 事实上仅有牛顿液体 、幂律 提出了各种无因次的稳定性参数来进行流态判别 。 液体管流的临界雷诺数值有实验依据 。而环空流的 ) 这些稳定性参数都是从具体流动的物理现象入手 , 临界雷诺数则属于外推 。 分析与物理现象相关的物理项 ,从而得出判别流态 对于偏心环空雷诺数的研究 ,是将偏心环空简 的稳定性参数 , 因此这些理论一般称为层流稳定性 化成窄缝流动 , 引进形状参数“缝宽”来进行的。偏 现象理论 。虽然这些稳定性参数在数学上不是那么 心后 ,用于判别流态的偏心环空临界雷诺数值将如 严密 ,但是其物理意义相当清楚明了 ,并且与实验结 何变化 , 目前还不清楚 ,因此在应用时通常仍是将偏 果吻合较好 , 因此它们在工程中都得到了不同程度 心环空临界雷诺数值取为相应液体的管流临界雷诺 的应用 。据层流稳定性现象理论提出的判别流态转 数值 。这样处理即把管流临界雷诺数值推广应用于 变的准则主要有 :雷诺提出的雷诺数 R e 、瑞安和约 同心环空和偏心环空 , 究竟合理与否 ,有多大误差 , 翰逊提出的稳定性参数 Z 、汉克斯提出稳定性参数 目前还未见到有关文献报导 , 因此这方面还有待于 ( K 、Mishra 和 Tript hi 提出的稳定性参数 X 、岳湘安 进一步深入研究 。 研究思路是配制相应液体在相 以涡流模型为基础提出的稳定性参数 Y 等 。下面 应流道上做实验 ,从而得出相应液体在同心、偏心环 评述这些流态判别准则 ,及有待深入研究的课题 。 空下的临界雷诺数) 文献 〔1〕中给出了管流 、同心环空流和偏心环空 ( ) 雷诺数 R e