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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

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