基于沖蝕分析的雙簇水力噴射器結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、水平井水力噴射壓裂技術(shù)是低滲透油氣田增產(chǎn)的主要方法。相對(duì)于單級(jí)噴射工具，雙簇水力噴射器可以同時(shí)對(duì)兩個(gè)油氣層進(jìn)行噴射壓裂，可提高壓裂施工效率。但在其應(yīng)用過(guò)程中，高速攜砂流體會(huì)對(duì)雙簇水力噴射器上、下兩級(jí)噴槍造成不同程度的沖蝕損傷，導(dǎo)致噴射器整體損壞。
　　基于雙簇水力噴射器在應(yīng)用過(guò)程中的沖蝕問(wèn)題，利用自制的噴射式?jīng)_蝕實(shí)驗(yàn)臺(tái)，完成噴射器本體材料35CrMo鋼的沖蝕實(shí)驗(yàn)。研究了攜砂壓裂液的噴射角度和噴射速度對(duì)材料失重量的影響。結(jié)果表明，3

2、5CrMo鋼的沖蝕失重量隨噴射角度的增大先增大后減小，至噴射角度為45度時(shí)達(dá)到峰值；沖蝕失重量隨噴射速度的增大而增大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合得到了適用于水力噴射壓裂工況的沖蝕計(jì)算模型。
　　采用離散相多相流數(shù)值模擬方法，分析了雙簇水力噴射器初始結(jié)構(gòu)時(shí)的液-固兩相流場(chǎng)，并運(yùn)用實(shí)驗(yàn)得到的沖蝕模型計(jì)算噴射器內(nèi)壁面的沖蝕壁厚損失。發(fā)現(xiàn)流經(jīng)雙簇水力噴射器下級(jí)噴嘴的砂流量大于上級(jí)噴嘴；噴槍內(nèi)壁面的沖蝕壁厚損失較外壁面大一個(gè)量級(jí)，下級(jí)噴槍內(nèi)壁面的沖蝕

3、壁厚損失大于上級(jí)噴槍?zhuān)畲蟊诤駬p失發(fā)生在下級(jí)噴槍內(nèi)壁面。隨著入口排量的增大，流經(jīng)各段噴嘴的砂粒流量和噴槍內(nèi)壁面的沖蝕壁厚損失同時(shí)增大。
　　為改善雙簇水力噴射器上、下兩級(jí)噴槍流量及沖蝕損失的差異性，通過(guò)改變上、下級(jí)噴槍噴嘴數(shù)量、噴嘴直徑和簇間距對(duì)雙簇水力噴射器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化研究。通過(guò)相同工況下的數(shù)值模擬對(duì)比多種不同結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案對(duì)流量和沖蝕的影響。結(jié)果表明，上級(jí)噴槍采用6個(gè)6mm直徑噴嘴與下級(jí)噴槍采用6個(gè)5mm噴嘴組合的方案時(shí)，對(duì)