井筒气-液两相流压力波传播与衰减规律研究

摘要

基于两流体模型,考虑壁面剪切力、重力、相间虚拟质量力及拖拽力等因素,建立了井筒气—液两相流压力波传播与衰减数学模型.利用小扰动理论求解数学模型,得到了压力波传播速度和衰减系数计算模型,模型计算结果与实验数据吻合很好.利用该模型计算并分析了持气率、角频率及系统压力对压力波传播和衰减的影响.结果表明,井筒气—液两相流体呈现出明显的色散特性.随着持气率的增加,压力波传播速度急剧下降,随后逐渐趋于平缓,当持气率大于90％时,波速随着持气率的增加而急剧上升,波速曲线整体上呈"U"形变化.较低的角频率及系统压力有利于改善井筒气—液两相流中压力波的传播特性.此外,本研究也重点讨论了充气钻井井筒气—液两相流中压力波的传播特性.压力波随着注气量的增加迅速衰减,当充气量增加至13m3/min时,井口压力波的幅值已衰减至初始值的8.1％,很难被井口设备检测并顺利解码.这正是充气钻井泥浆脉冲随钻测量难题产生的根本原因.