连续管反循环冲砂过程的磨损研究

发布时间：2021-04-07 12:05

　　针对连续管反循环冲砂解堵过程中颗粒对管壁造成的磨损问题,采用欧拉-欧拉两相流模型,选择了新的磨损模型并自编对应的用户自定义函数（UDF）接口程序,对水平井斜井段两相流进行了数值计算,研究了不同颗粒体积分数、流体流速、颗粒大小及流体黏性时液固两相流对壁面磨损的影响规律。研究结果表明:高颗粒体积分数下的磨损机理为以磨蚀为主,冲蚀为辅;磨损主要发生在连续管内的外曲率半径处,且无论两相流的流速、颗粒体积分数、颗粒大小及流体性质如何,最大磨损率均发生在斜井段入口附近;流体排量越大,磨损越严重,当排量从200 L/min增加到600 L/min时,最大磨损率从6.06×10^-11m/s增加到2.15×10^-10m/s。所得结果可为减轻连续管磨损及预测连续管寿命提供理论支持。 

【文章来源】：石油机械. 2020,48(09)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

磨蚀模型颗粒受力图

考虑重力的影响，湍流模型采用Realized k-ε模型，壁面函数采用标准壁面函数，入口边界条件为速度入口，选取现场连续管施工时的排量:200～600 L/min，转换成流速为1.645～4.934 m/s，假设颗粒与液相具有相同的初始速度，出口边界条件为压力出口，壁面无滑移。考虑了曳力、虚拟质量力和Saffman升力的影响，其他作用力由于贡献小未考虑;颗粒的回弹行为也未考虑。具体流动模拟条件及参数如表3所示。冲蚀模型及磨蚀模型均通过用户自定义函数(UDF)导入Fluent中进行计算。体积分数方程的离散格式选用一阶迎风格式，其余的控制方程在离散化时均选用二阶迎风格式。当监控参数的残差曲线全小于1×10-5时，认定计算收敛。

图4为不同排量下的磨损率分布图。由图4可以看出，最大磨损率发生在斜井段入口附近，且磨损率随着排量的增大而上升。这是因为在入口处的颗粒具有较大的冲击速度，且作用在壁面上的法向力较大，而在使用较高排量冲砂的情况下，会使得颗粒具有更高的流速和体积分数，因而会造成更严重的磨损。图4 不同排量下斜井段磨损率分布图

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3123453