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在采油过程中,由于油井较深的缘故,抽油杆在油管中是处于偏心位置的,聚驱井产出液在抽油杆做轴向运动的井筒中的流动问题就是非Newton流体在内管做轴向运动的偏心环空中的流动问题。 本文研究了非Newton流体在内管做轴向运动的偏心环空中的流动规律及其在聚驱抽油机井杆管偏磨防治中的应用。 在理论上,分别用二阶流体和幂律流体模型描述聚合物驱油井产出液的非Newton流变性;分别建立了双极坐标系下二阶流体和幂律流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的控制方程及边界条件和初始条件方程;建立了幂律流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中流动的稳定性参数和流体在内管壁上的压力分布计算公式;建立了二阶流体在内管做轴向运动的偏心环空中流动的流体在内管壁上的压力分布计算公式。 在计算上,分别以HPAM水溶液和HEC水溶液为例,数值计算了幂律流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中的流动,得出了这种流动的速度,流量,压力和稳定性参数分布;数值计算了二阶流体在内管做轴向运动的偏心环空中的流动,得出了这种流动的速度和压力分布;分析了环空偏心度和环空内管轴向运动对流体在环空内管壁上压力分布的影响。 在实验上,通过不同重量百分比浓度的HPAM水溶液在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流实验,把由理论公式算得的时间平均流量与实验中测得的时间平均流量做了比较,验证了本文数值计算幂律流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流方法的正确性; 上述的理论与计算表明,抽油机井杆管偏磨的一个重要原因是,在聚驱工况下,抽汲液体在抽油杆做轴向运动的井筒中流动时,抽汲液体作用在抽油杆外壁上的压力分布的不均匀性所引起的抽油杆在井筒中的偏心效应。为克服抽油杆在井筒中的这种偏心效应所引起的抽油机井杆管偏磨,在大庆采油一厂采用了抽油机井杆管偏磨防治技术,并取得了较好的效果。