液固两相流对水力旋流器冲蚀破坏机理研究
本文选题:旋流器 + 冲蚀磨损 ; 参考:《东北石油大学》2017年硕士论文
【摘要】:在油田同井注采技术中,油田采出液中含有大量泥沙。由于在分离过程中流体携带砂粒进入井下旋流分离器内,导致旋流器壁面不仅受到携带固体杂质的流体的冲刷作用,还要受到流体中腐蚀介质的腐蚀作用。二者相互促进,在降低使用水力旋流器寿命的同时,导致旋流器尺寸发生变化,进而降低旋流分离器的分离效率。由于1Cr18Ni9Ti、35CrMo材料的综合性能良好,因此多用作井下旋流分离器材质的选择。研究两种材质在液固两相流环境下的冲蚀规律,对井下分离旋流器使用时的参数优化,以及延缓旋流器的失效都具有实际的指导意义。本文针对旋流器固液两相流模型,对旋流器内壁磨损情况进行数值模拟,分析其壁面磨损规律。运用ANSYS LS-DYNA软件建立单粒子对塑性靶材的冲蚀模型,研究不同冲蚀角下塑性靶材的冲蚀机制。冲蚀实验采用喷射式冲蚀实验台,采用3.5wt%NaCl溶液混合石英砂、蒸馏水混合石英砂两种混合液作为实验介质,针对井下旋流器常用钢材1Cr18Ni9Ti、35CrMo,对冲蚀速度、冲蚀时间、含砂量、冲蚀角度四个因素对两种材质的冲蚀规律的影响进行了研究。同时,研究了各因素对两种材质冲刷腐蚀与交互作用的规律,结合冲蚀实验后扫描电镜下的试样表面的微观形貌,对两种材质的冲蚀机制进行研究。
[Abstract]:In the same well injection and production technology, oil field produced fluid contains a lot of sediment.During the separation process, the fluid carries sand particles into the downhole cyclone separator, which results in the wall of the cyclone not only being scoured by the fluid carrying solid impurity, but also corroded by the corrosive medium in the fluid.While reducing the life of hydrocyclone, the size of hydrocyclone changes and the separation efficiency of hydrocyclone is reduced.Because 1Cr18Ni9TiK35CrMo material has good comprehensive properties, it is often used as material selection for downhole cyclone separator.It is of practical significance to study the erosion law of two materials in liquid-solid two-phase flow environment, to optimize the parameters of downhole separation cyclone and to delay the failure of cyclone.In this paper, based on the solid liquid two-phase flow model of hydrocyclone, the wear of the inner wall of the hydrocyclone is simulated, and the wear law of the wall is analyzed.The erosion model of plastic target with single particle was established by ANSYS LS-DYNA software, and the erosion mechanism of plastic target at different erosion angles was studied.In the erosion experiment, a jet erosion test bench was used. The mixture of quartz sand with 3.5wt%NaCl solution and quartzite sand with distilled water was used as the experimental medium. Aiming at 1Cr18Ni9TiK35CrMo-steel commonly used in downhole cyclone, the erosion velocity, erosion time and sand content were analyzed.The influence of four factors on the erosion law of two materials was studied.At the same time, the law of erosion corrosion and interaction between the two materials was studied, and the erosion mechanism of the two materials was studied by combining the micro-morphology of the specimen surface under scanning electron microscope after the erosion experiment.
【学位授予单位】:东北石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE931.2
【参考文献】
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,本文编号:1757077
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