携砂液流对除砂器针型阀冲蚀作用模拟研究.pdf

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1、2014年11月西安石油大学学报(自然科学版)NOV．2014第29卷第6期JournalofXianShiyouUnive~ity(NaturalScienceEdition)Vol_29No．6文章编号：1673-064X(2014)06-0054-04携砂液流对除砂器针型阀冲蚀作用模拟研究崔之健，董超云，黄凯亦，周加明。，郑建刚，张丽春(1．西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065；2．广东石油化工学院石油工程学院，广东茂名525000；3．中国石油天然气管道局国际事业部，河北廊坊065000；4．长庆油田分公司超低渗透油藏第一项目部，甘肃合水74

2、5400；5．河北联合大学矿业工程学院，河北唐山063009)摘要：基于液固两相流和冲蚀理论，对除砂器中携砂液流通过针型阀时对阀内的冲蚀进行数值模拟，直观地得到其压力分布和内部流动特性，并通过计算得到易冲蚀点位置和最大冲蚀速率。结果表明，针型阀的阀芯和内表面冲蚀比较严重，内表面顶部是冲蚀最严重区域，冲蚀速率是阀芯顶端面的3倍多。研究结果为针型阀局部加强处理提供了一定依据。关键词：除砂器；针形阀；冲蚀；模拟研究中图分类号：TE934．2文献标识码：A高压大排量气井压裂返排时所用的新型除砂器大，颗粒之间相互碰撞的几率很小，此时可以不考虑采用针型阀调节液位，并实施节

3、流降压，所以针型阀颗粒之间的相互作用。既是流动控制点，又是高压和低压之间的转换点，且将流体和固体颗粒分别视为连续介质和离散介携砂液流通过针型阀时，过流面积减少，不可避免地质，分别采用Euler和Langrange方程计算。首先求承受高压携砂液流的冲蚀¨J。为了评价携砂液流解连续相的输运方程，然后在Langrange坐标下计算对针型阀的冲蚀情况，本文应用CFD软件FLUENT离散相。该模型不仅可以沿轨道追踪粒子的运动轨对针型阀内的流场进行仿真模拟，得出直观的压力迹，还可以考虑粒子的蒸发、破碎等情况，非常适合场、速度场和冲蚀状态，并通过计算可得其相应的量针型阀内的

4、流场计算_2j。化参数。1．2控制方程及标准K一￡模型流体流动都应遵守质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律J。1模型的建立(1)质量守恒方程即连续性方程为1．1计算模型的确定+V·(p)=0。(1)o流经针型阀的液流为液固两相，所以选用离散(2)直角坐标系下的动量方程为相模型(DiscretePhaseMode1)。该模型是FLUENT3软件中提供的一种非常特殊的模型，用于低浓度{Ur-(pH)+V·(puu)=V·(一pJ+F)。(2)(体积分数10％)小颗粒的多相流动问题计算。离(3)能量方程表达为散是指在动量方程中不考虑颗粒之间的碰撞问题。3()+V

5、·(puE)=V．[(一pl+F)·]一在气体与颗粒稀疏相流动中，当固体颗粒的体积分U数小于<10％时，固体颗粒之间的距离已经相当地Vq。(3)收稿日期：2014-08．10基金项目：中石油集团项目“压裂返排液处理与再利用技术研究与应用”(编号：2014T一003—007)作者简介：崔之健(1963一)，男，教授，博士，主要从事油气储运与油气井筒工程方面的研究。E-mail：zhjcui@xsyu．edu．ca-——64．-——西安石油大学学报(自然科学版)[15]赵海峰，陈勉，金衍，等．页岩气藏网状裂缝系统的岩石65．断裂动力学[J]．石油勘探与开发，201

6、2，39(4)：465．[20]LanPalmer，Zissis，JohnCameron．ModelingShearFailure470．andStimulationoftheBarnettShaleafterHydraulicFrac—ZHAOHai—feng，CHENMian，JINYan，eta1．Rockfrac-turing[C]．SPE106113，2007：1-9．turekineticsofthefracturemeshsysteminshalegasres-『21]RikRickman，MikeMullen．APracticalUseofSh

7、aleervoirs[J]．PetroleumExplorationandDevelopment，PetrophysicsforStimulationDesignOptimization：All2012，39(4)：465-470．ShalePlaysAreNotCloneoftheBarnettShale[C]．SPE[16]翁定为，雷群，胥云，等．缝网压裂技术及其现场应用115258，2008，1-11．[J]．石油学报，2011，32(2)：280．284．[22]李庆辉，陈勉，金衍，等．页岩气储层岩石力学特性及脆WENGDing—wei，LEIQun，

8、XUYun，eta1．Networkf