椭圆形井眼环空压力梯度预测与影响因素分析

井筒压力梯度的准确预测是井底压力精确控制的必要条件,其有利于减小井下复杂情况的发生。常规的压力梯度模型建立在井眼是圆形的基础上。然而,由于非均匀地应力的影响,实际井眼常常为椭圆形状,椭圆形井眼环空流动规律与圆形环空流动规律有着显著不同。基于流体力学的基本方程,笔者引入了有效水力直径,建立了椭圆形井眼环空流动的压降模型。研究表明,随着椭圆井眼尺寸比的增大,环空平均流速减小,压力梯度也随之减小;并且椭圆井眼尺寸比越大,环空环形方向高、低流速区域分级现象越加明显。另外,与CFD软件模拟结果相比,该模型的误差在±10%以内。影响因素分析表明,其他条件不变时,椭圆形井眼环空井筒压力梯度随流量、流体动切力和稠度系数的增大基本呈线性形式增大,而随流性指数的增大基本呈指数形式增大,模型能够用来计算椭圆形井眼的井筒压力。