分层压裂管柱冲蚀特性数值模拟与实验分析

发布时间：2018-04-02 05:23

  本文选题：压裂管柱　切入点：冲蚀　出处：《石油钻采工艺》2017年02期

【摘要】：水力分层压裂技术由于施工排量大、携砂量大、管柱工具井下工作时间长,导致压裂管柱工具部件冲蚀严重。为了研究井下压裂工具冲蚀规律,有针对性分析了井下压裂部件的3种易冲蚀结构:轴向键结构、径向开孔结构和变径结构。采用CFX流场仿真模拟软件,研究了混砂液在易冲蚀结构位置的流场分布,总结出混砂液对易冲蚀结构的冲蚀磨损规律,并通过井下易冲蚀部件实验对有限元计算结果进行了验证。研究表明,键尖冲蚀率随轴向键的键尖形状由大到小变化顺序为:键尖角度60°、90°、45°、180°(键尖圆形)、30°,且键尖部位冲蚀率明显大于键尾冲蚀率;方形出砂口比圆形出砂口抗冲蚀能力强;缩径结构变径比越小冲蚀影响越明显,扩径结构的冲蚀影响可忽略;室内实验结果与有限元计算结果的最大相对误差为10.9%,说明了数值模拟结果的准确性。研究结果为分层压裂工具结构与管柱组合设计提供了理论和施工依据。
[Abstract]:Hydraulic stratified fracturing technology has serious erosion of fracturing pipe string tool parts due to its large amount of operation discharge large amount of sand carrying and long downhole working time of pipe string tools.In order to study the erosion rule of downhole fracturing tools, three kinds of erosive structures of fracturing parts are analyzed: axial key structure, radial pore structure and variable diameter structure.Using CFX flow field simulation software, the flow field distribution of sand mixing fluid in the position of erosive structure is studied, and the erosion wear law of mixed sand liquid to erosive structure is summarized.The finite element calculation results are verified by the experiments of the erosive parts.The results show that the erosion rate of the bond tip varies from large to small with the shape of the axial bond. The order is as follows: the angle of the bond tip is 60 掳/ 90 掳/ 45 掳~ 180 掳(30 掳), and the erosion rate at the point of the bond tip is obviously higher than that at the end of the bond, and the anti-erosion ability of the square sand outlet is better than that of the round sand outlet.The smaller the ratio of diameter to diameter is, the more obvious the effect of erosion is. The maximum relative error between the experimental results and the results of finite element calculation is 10.9, which shows the accuracy of the numerical simulation results.The results provide a theoretical and practical basis for the combination design of layered fracturing tool structure and pipe string.
【作者单位】： 东北石油大学机械科学与工程学院;中国石油大庆油田公司井下作业分公司;
【基金】：国家自然科学基金“大型圆柱薄壳内爆破坏机理的多场耦合动力学响应研究”(编号:51604080) 中国石油和化学工业联合会科技指导计划项目“立式拱顶储罐内爆破坏机理的多场耦合动力学响应与弱顶性能研究”(编号:2016-01-01)
【分类号】：TE983

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本文编号：1698977