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第1章 绪论1

1.1 研究目的和意义1

1.2 国内外研究现状2

1.2.1 欠平衡正常钻井稳态多相流动理论发展4

1.2.2 欠平衡钻井停止循环气侵瞬态多相流动理论研究5

1.2.3 国内外欠平衡钻井井筒多相流动实验台架台建设7

1.3 本书主要研究内容及思路10

第2章 可视化实验台架研制13

2.1 实验模拟条件13

2.2 模拟的相似性要求13

2.3 主要设备及流程14

2.4 本章小结16

第3章 稳态多相流动理论、实验及数值模拟17

3.1 进筒稳态多相流动理论回顾17

3.2 气液两相流动参数17

3.3 气液两相流流型判别及力学模型19

3.3.1 垂直井中的流态类型19

3.3.2 气液两相流流型判别20

3.3.3 流动特性参数预测21

3.3.4 钻柱内两相流动参数确定27

3.3.5 过钻头压降计算28

3.4 井内气液两相流基本方程建立31

3.4.1 连续方程推导31

3.4.2 运动方程推导32

3.4.3 井筒气液两相流动辅助方程34

3.5 稳态模型求解计算流程38

3.6 气液两相流稳态流动实验40

3.7 井筒流动特征参数敏感性分析及数值模拟46

3.8 本章小结53

第4章 全过程欠平衡钻井停止循环拟稳态多相流理论研究54

4.1 单向敞开管流单股气气侵静止非牛顿液体的气泡动态分析54

4.2 单向敞开管流连续气气侵静止非牛顿液体有钻井液顶出的水动力学分析60

4.3 单向敞开管流连续气气侵静止非牛顿液体无钻井液顶出的水动力学分析63

4.4 单向封闭管流连续气气侵静止非牛顿液体的水动力学分析69

4.5 本章小结72

第5章 压力波传递速度研究73

5.1 气液两相管流压力波波速数学模型研究73

5.2 波速理论值与实验结果比较75

5.3 波速与持气率的关系75

5.4 波速与压强的关系77

5.5 波速与液体物性的关系78

5.6 本章小结79

第6章 井筒气液两相瞬态流动求解80

6.1 气液两相流动方程的特征线解法80

6.2 气液两相流动方程的有限差分法82

6.3 有限差分法流动参数还原83

6.4 井筒气液两相流初边值问题84

6.5 瞬态模型求解计算流程85

6.6 停止循环条件下井下气侵瞬态室内实验及数值模拟86

6.6.1 单向敞开管流单股气气侵瞬态室内实验86

6.6.2 单向敞开管流单股气气侵瞬态数值模拟88

6.6.3 单向敞开管流连续产气气侵拟稳态实验（零液流）98

6.6.4 单向敞开管流连续产气气侵拟稳态数值模拟（零液流）102

6.6.5 单向敞开管流连续产气气侵瞬态实验103

6.6.6 单向敞开管流连续产气气侵瞬态数值模拟105

6.6.7 欠平衡钻井条件下地层—井筒漏喷同存实验及数值模拟116

6.6.8 单向封闭管流连续产气气侵瞬态实验（套管阀）123

6.6.9 单向封闭管流连续产气气侵瞬态数值模拟（套管阀）126

6.7 本章小结134

第7章 结论及建议135

7.1 结论135

7.2 主要成果及创新点135

7.3 建议136

参考文献137