●第1章顆粒在流體中的受力1
1.1固相顆粒在流體中受到的阻力1
1.1.1球體表面的蠕動流1
1.1.2牛頓流體中蠕動流下的阻力2
1.1.3牛頓流體中高雷諾數下的阻力4
1.1.4顆粒在非牛頓流體中受到的阻力5
1.1.5不規則顆粒在流體中受到的阻力9
1.2固相顆粒在流體中受到的舉升力10
1.2.1馬格納斯力11
1.2.2巴塞特力和虛質量力12
1.3顆粒間的相互作用力14
第2章固相顆粒在流體中的運動16
2.1懸浮顆粒的微觀運動16
2.1.1布朗運動16
2.1.2布朗擴散16
2.2顆粒運動的根本方程17
2.3單個顆粒的沉降18
2.4多個顆粒之間的相互作用21
2.4.1硬球模型22
2.4.2軟球模型25
2.4.3軟球模型的硬球模擬29
2.4.4流場力對顆粒作用29
2.5邊界效應31
第3章固-液兩相流流型38
3.1顆粒分布狀態及固-液兩相流流型分類38
3.1.1顆粒在流體中的狀態分類38
3.1.2固-液兩相流流型分類39
3.2流型轉換判斷方法43
3.2.1流型圖43
3.2.2基於力學模型的流型判斷方法46
第4章井眼清潔實驗及影響因素50
4.1實驗設備50
4.1.1全球井眼清潔實驗設備簡介50
4.1.2實驗設備的結構51
4.2實驗方法與步驟53
4.3鑽井液體的流變特征53
4.3.1塑性流體54
4.3.2冪律流體55
4.3.3屈服假塑性液體55
4.3.4四參數流體56
4.3.5常規的流性參數確定方法56
4.3.6鑽井液流變模式的優選57
4.4固相岩屑顆粒的特征58
4.4.1顆粒粒徑58
4.4.2顆粒形狀59
4.5井眼清潔影響因素分析61
4.5.1鑽井液流速和機械鑽速61
4.5.2井斜角63
4.5.3鑽杆旋轉和偏心度64
4.5.4鑽井液參數67
4.5.5岩屑粒徑及形狀68
4.5.6動態井眼清潔時間70
第5章穩態井眼清潔模型73
5.1豎直和微傾斜井段的井眼清潔73
5.1.1岩屑顆粒的穩定沉降、滑移速度和運移效率73
5.1.2豎直及微傾斜井段的岩屑濃度74
5.2中度傾斜井段的井眼清潔76
5.2.1中度傾斜井段的岩屑運動特征76
5.2.2兩層模型77
5.2.3區塊模型86
5.3大斜度和水平井段的井眼清潔90
5.3.1大斜度井眼清潔經驗模型91
5.3.2臨界運動速度模型94
5.3.3三層模型98
5.4井眼清潔圖示計算法106
5.4.1基準圖106
5.4.2影響因素繫數108
5.4.3圖示使用方法109
第6章井眼清潔與環空壓耗111
6.1不同工況下岩屑顆粒對環空壓耗的影響111
6.1.1井斜角的影響111
6.1.2機械鑽速的影響112
6.1.3鑽杆轉速的影響113
6.1.4流量的影響114
6.2井眼清潔與環空壓耗的耦合計算115
6.3井眼清潔與環空壓耗耦合優化方法116
6.3.1井眼傾角117
6.3.2鑽井液117
6.3.3環空尺寸118
6.3.4機械鑽速118
第7章動態井眼清潔模型120
7.1動態岩屑運移計算120
7.2動態滑脫-流動模型123
7.3動態通用井眼清潔模型126
7.3.1動態流型分類和轉換條件126
7.3.2模型假設和根本方程130
7.3.3模型求解方法133
第8章井眼清潔的計算流體力學模型141
8.1液相的計算流體力學模型141
8.2歐拉-歐拉模型142
8.2.1質量守恆方程143
8.2.2動量守恆方程144
8.3歐拉-拉格朗日模型146
8.3.1岩屑顆粒運動控制方程146
8.3.2液相-顆粒間的耦合148
8.4計算流體力學模型對比分析及總結148
8.4.1模型對比148
8.4.2計算流體力學總結149
參考文獻150

本書繫統闡述鑽井過程中井眼清潔及其背後的固-液兩相流機理。全書內容分為兩大部分。第一部分為固-液兩相流基礎，第1章討論固相顆粒在流體中的受力分析；第2章介紹固相顆粒在液體中的運動；第3章討論固-液兩相流流型。第二部分討論鑽井過程中的井眼清潔問題，第4章介紹實驗研究方法及不同因素對井眼清潔效果的影響；第5章介紹穩態井眼清潔力學模型以及求解方法；第6章介紹井眼清潔與環空壓耗之間的關繫；第7章介紹動態井眼清潔模型；第8章介紹使用計算流體力學方法模擬井眼清潔問題的機理。