鉆井液不沉積攪拌實驗及數(shù)值模擬分析.pdf

1、在石油鉆井的施工過程中，鉆井液被譽(yù)為“鉆井的血液”，是鉆井過程能夠正常運行不可或缺的物質(zhì)。鉆井液攪拌器是油田鉆井系統(tǒng)中的一個非常重要的組成部分之一，它使鉆進(jìn)液各成分均勻懸浮，保持其性能穩(wěn)定可靠，在從陸地攪拌站運往海上鉆井平臺的船舶運輸過程中在攪拌容器底部不出現(xiàn)沉積或者結(jié)塊，以便使鉆井液能夠順利的從攪拌容器底部的排料口中流出。本文采用實驗和Fluent仿真分析相結(jié)合的方法來研究鉆井液攪拌器的槳葉形狀、臨界轉(zhuǎn)速和最小功率。
　　首先，

2、按照與實際鉆井液攪拌艙的尺寸之比為1∶10的比例制作方形的實驗容器，并搭建實驗臺，根據(jù)容器尺寸確定攪拌槳葉的尺寸。以水作為攪拌介質(zhì)，分別對三種形式槳葉進(jìn)行實驗對比分析，確定攪拌效果好和軸功率低的槳葉形式。然后利用確定的槳葉形式，以水為介質(zhì)，進(jìn)行槳葉扭轉(zhuǎn)方向的實驗，并確定攪拌效果好和軸功率低的槳葉扭轉(zhuǎn)方向。
　　其次，自配與真實鉆井液成分比較相近的泥漿進(jìn)行小模型實驗，對槳葉在安裝中的偏轉(zhuǎn)角度和扭轉(zhuǎn)角度進(jìn)行研究，確定在攪拌效果最好時消

3、耗功率少的槳葉形式。并運用Fluent仿真軟件創(chuàng)建與實驗中物理參數(shù)相同的泥漿材料，并進(jìn)行數(shù)值模擬，觀察泥漿攪拌的內(nèi)部流場，與實驗結(jié)果進(jìn)行對比分析。
　　最后，利用Fluent仿真軟件對實際應(yīng)用的方形和圓形兩種形狀的攪拌容器進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值模擬，驗證一種槳葉在兩種器形中的流場分布情況。根據(jù)小模型的臨界轉(zhuǎn)速獲得大模型的臨界轉(zhuǎn)速，并進(jìn)行數(shù)值模擬分析，通過小模型的仿真功率和實驗功率對比，得到仿真功率與實驗功率基本吻合，通過大模型的仿真分析得