压裂液返排期间放喷油嘴的磨损规律研究

摘要：

压裂液返排期间,由于支撑剂的回流返吐导致放喷油嘴磨损严重,不仅增加了更换油嘴的成本,而且影响压裂施工效果.为了延长放喷油嘴的使用寿命,基于光滑粒子流体动力学(SPH)和有限元(FEM)的耦合方法,对压裂液返排期间放喷油嘴的磨损规律进行数值模拟研究.以磨损速率为判断标准,优化设计了放喷油嘴的内流道结构,优选了油嘴材料,探讨了支撑剂质量分数和粒径对油嘴磨损程度的影响.研究结果表明:放喷油嘴收缩段与直线段的过渡段和出口处的磨损最严重,优选油嘴的内流道结构为流线形,收缩段长度为25 mm,整体长度为42 mm,材料为陶瓷;随着支撑剂质量分数和粒径的增加,放喷油嘴的磨损速率均呈现先增大后减小的规律;优化的放喷油嘴耐磨性强,使用寿命长,可保证压裂液返排施工高效进行.研究结果可为高压高含砂条件下的耐磨油嘴设计提供参考.

关键词：压裂液返排、放喷油嘴、SPH-FEM耦合、磨损速率、数值模拟、优化设计

所属期刊栏目：48

分类号：TE934(石油机械设备与自动化)

资助基金：中石油重大研发项目"大港油田页岩油体积压裂技术研究"2018ZD13Y-05

在线出版日期：2020-03-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：102-109