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出砂是石油开采遇到的重要问题之一。水平井的产液量是安全生产的保证,水平井的冲砂作业是砂堵水平井再生产的前提。
水平井正常生产时,水平井段油流中砂粒的浓度、粒径、密度、粘性等特性的存在,使得其流动特性与清水(纯油水流)相比发生了改变。将砂水流动视为固液两相流,利用固液两相流摩阻损失的能量理论,得到了管道摩阻损失J与平均流速U的关系,应用Excel软件(最小二乘法)来建立一元二次方程J(U),J(U)min所对应的流速,即为临界流速。利用实验和理论相结合的方法,得到了临界流速的计算方法。
从均匀粗颗粒砂的起动特点出发,考虑拖曳力、上举力、摩擦力和水下重力,通过实验确定参数,就可以得到其起动流速。对于细颗粒砂,还应考虑由于细颗粒之间的粘结力。将各专家学者的明渠流起动流速公式和实验数据比较,表明著名的张瑞瑾公式基本上能反映该实验水平管流中均匀砂(0.088~0.9mm)的起动特性与规律,只是其值偏小,在其基础上引入系数K之后,就可以得到水平管流中均匀砂的起动流速公式。