多因素作用下单裂缝铺砂规律CFD数值模拟
发布时间：2021-07-03 11:43
为研究压裂过程单裂缝中入口速度（排量）、粒径等因素对支撑剂铺置运移影响规律,运用CFD数值模拟软件,建立简化二维模型,鉴于以往模型出口设置引起支撑剂回流铺置,设计模型出口为全开出口。模拟结果表明:随着排量的增大,支撑剂主要沉降区向裂缝深处移动,同时,入口处湍流效应增加,近井筒区域支撑剂空缺带变大,降低支撑剂铺置效果;增加砂比到一定值,其对砂堤形态的影响逐渐减小;高排量、高砂比时,在一段时间内,砂堤高度先逐渐增高再降低达到平衡高度,砂堤形态非均匀性先增大再减小。
【文章来源】：西安石油大学学报(自然科学版). 2019,34(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
几何模型Fig．1Geometricmodel
西安石油大学学报(自然科学版)图2入口速度2m/s时固相分布云图Fig．2Solid-phasevolumefractiondistributionatinletvelocityof2m/s2．2入口速度对砂堤形态的影响研究入口速度对砂堤形态的影响，保持其他条件不变，设置入口速度4m/s，得到图3所示的不同时间砂堤形态。对比图2、图3，t=10s时，入口速度为4m/s时，支撑剂主要沉降在0～1．4m区域，而速度为2m/s时，主要沉降在0～1．6m区域;t=20s、t=30s时，入口速度4m/s在横向上运移距离亦小于入口速度2m/s，且在砂堤形态上表现出极大的非均匀性。携砂液在近入口处动能变大，砂堤在横向上运移以推移为主，因推进动能以及砂堤摩擦阻力作用，使中部砂堤高度逐渐增高，随着砂堤继续堆积，携砂液动能不足以推动砂丘停止，开始出现携砂液绕砂堤顶部端面流动，此后，在大于平衡流速下携带支撑剂颗粒向裂缝深处运移沉降，t=70s时，砂堤高度降低达到平衡，非均匀性降低。图3入口速度4m/s时固相分布云图Fig．3Solid-phasevolumefractiondistributionatinletvelocityof4m/s惠峰［8］研究结果表明:随着压裂施工排量的增大，裂缝入口处形成湍流强度越强，入口处铺置的支撑剂越少，大大降低裂缝导流能力。结合固相速度矢量图图4进行分析，与入口速度2m/s相比，入口速度为4m/s时，入口处湍流变强，在裂缝前端出现速度涡流，造成支撑剂在入口处铺置更少。图4固相速度矢量图Fig．4Velocityvectorgraphofsolidphase2．3砂比对砂堤形态的影响设置模拟参数:入口速度2m/s，砂比分别为5%、10%、15%、20%，支撑剂粒径0．9mm，密度2800kg/m3，压裂液密度998．3kg/m3?
西安石油大学学报(自然科学版)图2入口速度2m/s时固相分布云图Fig．2Solid-phasevolumefractiondistributionatinletvelocityof2m/s2．2入口速度对砂堤形态的影响研究入口速度对砂堤形态的影响，保持其他条件不变，设置入口速度4m/s，得到图3所示的不同时间砂堤形态。对比图2、图3，t=10s时，入口速度为4m/s时，支撑剂主要沉降在0～1．4m区域，而速度为2m/s时，主要沉降在0～1．6m区域;t=20s、t=30s时，入口速度4m/s在横向上运移距离亦小于入口速度2m/s，且在砂堤形态上表现出极大的非均匀性。携砂液在近入口处动能变大，砂堤在横向上运移以推移为主，因推进动能以及砂堤摩擦阻力作用，使中部砂堤高度逐渐增高，随着砂堤继续堆积，携砂液动能不足以推动砂丘停止，开始出现携砂液绕砂堤顶部端面流动，此后，在大于平衡流速下携带支撑剂颗粒向裂缝深处运移沉降，t=70s时，砂堤高度降低达到平衡，非均匀性降低。图3入口速度4m/s时固相分布云图Fig．3Solid-phasevolumefractiondistributionatinletvelocityof4m/s惠峰［8］研究结果表明:随着压裂施工排量的增大，裂缝入口处形成湍流强度越强，入口处铺置的支撑剂越少，大大降低裂缝导流能力。结合固相速度矢量图图4进行分析，与入口速度2m/s相比，入口速度为4m/s时，入口处湍流变强，在裂缝前端出现速度涡流，造成支撑剂在入口处铺置更少。图4固相速度矢量图Fig．4Velocityvectorgraphofsolidphase2．3砂比对砂堤形态的影响设置模拟参数:入口速度2m/s，砂比分别为5%、10%、15%、20%，支撑剂粒径0．9mm，密度2800kg/m3，压裂液密度998．3kg/m3?
【参考文献】：
期刊论文
[1]水力裂缝内支撑剂输送沉降行为数值仿真[J]. 刘春亭,李明忠,郝丽华,郭天魁. 大庆石油地质与开发. 2018(05)
[2]脉冲加砂压裂支撑剂铺置状态的CFD模拟[J]. 李凌川,张永春,李月丽. 长江大学学报(自科版). 2017(19)
[3]滑溜水压裂主裂缝内支撑剂输送规律实验及数值模拟[J]. 周德胜,张争,惠峰,师煜涵,赵超能,周媛. 石油钻采工艺. 2017(04)
[4]湍流效应对支撑剂铺置规律的影响[J]. 惠峰. 石油化工应用. 2017(01)
[5]清水压裂中支撑剂输送沉降行为的CFD模拟[J]. 张涛,郭建春,刘伟. 西南石油大学学报(自然科学版). 2014(01)
[6]基于FLUENT的支撑剂裂缝内输送沉降模拟[J]. 徐暖筑,徐宁. 天然气与石油. 2013(03)
[7]基于Fluent软件的携砂液流动规律模拟研究[J]. 黄志文,苏建政,龙秋莲,史爱萍. 石油天然气学报. 2012(11)
[8]水力压裂的支撑剂输送分析[J]. 乔继彤,张若京,姚飞. 工程力学. 2000(05)
硕士论文
[1]滑溜水压裂支撑剂在裂缝内的铺置规律研究[D]. 惠峰.西安石油大学 2017
[2]可视化变角度缝网支撑剂铺置装置研发及实验规律研究[D]. 李骏.西南石油大学 2016
本文编号：3262518
【文章来源】：西安石油大学学报(自然科学版). 2019,34(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
几何模型Fig．1Geometricmodel
西安石油大学学报(自然科学版)图2入口速度2m/s时固相分布云图Fig．2Solid-phasevolumefractiondistributionatinletvelocityof2m/s2．2入口速度对砂堤形态的影响研究入口速度对砂堤形态的影响，保持其他条件不变，设置入口速度4m/s，得到图3所示的不同时间砂堤形态。对比图2、图3，t=10s时，入口速度为4m/s时，支撑剂主要沉降在0～1．4m区域，而速度为2m/s时，主要沉降在0～1．6m区域;t=20s、t=30s时，入口速度4m/s在横向上运移距离亦小于入口速度2m/s，且在砂堤形态上表现出极大的非均匀性。携砂液在近入口处动能变大，砂堤在横向上运移以推移为主，因推进动能以及砂堤摩擦阻力作用，使中部砂堤高度逐渐增高，随着砂堤继续堆积，携砂液动能不足以推动砂丘停止，开始出现携砂液绕砂堤顶部端面流动，此后，在大于平衡流速下携带支撑剂颗粒向裂缝深处运移沉降，t=70s时，砂堤高度降低达到平衡，非均匀性降低。图3入口速度4m/s时固相分布云图Fig．3Solid-phasevolumefractiondistributionatinletvelocityof4m/s惠峰［8］研究结果表明:随着压裂施工排量的增大，裂缝入口处形成湍流强度越强，入口处铺置的支撑剂越少，大大降低裂缝导流能力。结合固相速度矢量图图4进行分析，与入口速度2m/s相比，入口速度为4m/s时，入口处湍流变强，在裂缝前端出现速度涡流，造成支撑剂在入口处铺置更少。图4固相速度矢量图Fig．4Velocityvectorgraphofsolidphase2．3砂比对砂堤形态的影响设置模拟参数:入口速度2m/s，砂比分别为5%、10%、15%、20%，支撑剂粒径0．9mm，密度2800kg/m3，压裂液密度998．3kg/m3?
西安石油大学学报(自然科学版)图2入口速度2m/s时固相分布云图Fig．2Solid-phasevolumefractiondistributionatinletvelocityof2m/s2．2入口速度对砂堤形态的影响研究入口速度对砂堤形态的影响，保持其他条件不变，设置入口速度4m/s，得到图3所示的不同时间砂堤形态。对比图2、图3，t=10s时，入口速度为4m/s时，支撑剂主要沉降在0～1．4m区域，而速度为2m/s时，主要沉降在0～1．6m区域;t=20s、t=30s时，入口速度4m/s在横向上运移距离亦小于入口速度2m/s，且在砂堤形态上表现出极大的非均匀性。携砂液在近入口处动能变大，砂堤在横向上运移以推移为主，因推进动能以及砂堤摩擦阻力作用，使中部砂堤高度逐渐增高，随着砂堤继续堆积，携砂液动能不足以推动砂丘停止，开始出现携砂液绕砂堤顶部端面流动，此后，在大于平衡流速下携带支撑剂颗粒向裂缝深处运移沉降，t=70s时，砂堤高度降低达到平衡，非均匀性降低。图3入口速度4m/s时固相分布云图Fig．3Solid-phasevolumefractiondistributionatinletvelocityof4m/s惠峰［8］研究结果表明:随着压裂施工排量的增大，裂缝入口处形成湍流强度越强，入口处铺置的支撑剂越少，大大降低裂缝导流能力。结合固相速度矢量图图4进行分析，与入口速度2m/s相比，入口速度为4m/s时，入口处湍流变强，在裂缝前端出现速度涡流，造成支撑剂在入口处铺置更少。图4固相速度矢量图Fig．4Velocityvectorgraphofsolidphase2．3砂比对砂堤形态的影响设置模拟参数:入口速度2m/s，砂比分别为5%、10%、15%、20%，支撑剂粒径0．9mm，密度2800kg/m3，压裂液密度998．3kg/m3?
【参考文献】：
期刊论文
[1]水力裂缝内支撑剂输送沉降行为数值仿真[J]. 刘春亭,李明忠,郝丽华,郭天魁. 大庆石油地质与开发. 2018(05)
[2]脉冲加砂压裂支撑剂铺置状态的CFD模拟[J]. 李凌川,张永春,李月丽. 长江大学学报(自科版). 2017(19)
[3]滑溜水压裂主裂缝内支撑剂输送规律实验及数值模拟[J]. 周德胜,张争,惠峰,师煜涵,赵超能,周媛. 石油钻采工艺. 2017(04)
[4]湍流效应对支撑剂铺置规律的影响[J]. 惠峰. 石油化工应用. 2017(01)
[5]清水压裂中支撑剂输送沉降行为的CFD模拟[J]. 张涛,郭建春,刘伟. 西南石油大学学报(自然科学版). 2014(01)
[6]基于FLUENT的支撑剂裂缝内输送沉降模拟[J]. 徐暖筑,徐宁. 天然气与石油. 2013(03)
[7]基于Fluent软件的携砂液流动规律模拟研究[J]. 黄志文,苏建政,龙秋莲,史爱萍. 石油天然气学报. 2012(11)
[8]水力压裂的支撑剂输送分析[J]. 乔继彤,张若京,姚飞. 工程力学. 2000(05)
硕士论文
[1]滑溜水压裂支撑剂在裂缝内的铺置规律研究[D]. 惠峰.西安石油大学 2017
[2]可视化变角度缝网支撑剂铺置装置研发及实验规律研究[D]. 李骏.西南石油大学 2016
本文编号：3262518
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