变系数二阶流体在内管带圆环体且旋转的环空中的流动

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聚驱螺杆泵抽油工况下,油井含高分子聚合物的产出液为粘弹性流体,该产出液在加装扶正器后的抽油杆与油管所形成的环空中的流动可视为粘弹性流体在内管带圆环体且旋转的环空中的流动。研究粘弹性流体在内管带圆环体且旋转的环空中流动的问题,可为油田聚合物驱油工程中螺杆泵采油井工作参数优化提供必要的理论基础。本文采用变系数二阶流体模式来描述聚驱螺杆泵采油井中采出液的粘弹性流变性;建立了柱坐标系下变系数二阶流体在内管带圆环体且旋转的环空中流动的控制方程、压降及稳定性计算公式,并给出了相应的数值求解和计算方法。以可视为变系数二阶流体的HPAM水溶液为例,对其在内管带圆环体且旋转的环空中流动的控制方程、压降及稳定性参数计算公式进行了数值求解和计算;分析了可视为变系数二阶流体的HPAM水溶液在内管带圆环体且旋转的环空中流动时圆环体几何结构参数、流动参数及流体弹性对流函数分布、速度分布、环空压降及稳定性参数H的影响。通过可视为变系数二阶流体质量百分比浓度分别为0.050%、0.100%和0.125%的HPAM水溶液在内管带圆环体且旋转的环空中流动的室内实验和上述控制方程、压降与稳定性参数H的计算公式及相应的数值计算方法,将计算压降与实测压降进行了对比,并确定了稳定性参数H的临界最大值。结果表明:计算压降与实测压降的最大平均相对百分比误差为4.20%,可以认为本文建立的柱坐标系下变系数二阶流体在内管带圆环体且旋转的环空中流动的控制方程、压降计算公式及给出的相应数值计算方法是正确的;变系数二阶流体在内管带圆环体且旋转的环空中流动的稳定性参数H的临界最大值为396.3。
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