缩扩管内携砂压裂液的压力损失实验与数值模拟

摘要：

携砂压裂液在缩扩管内形成的湍流流动和颗粒群动力学耦合是产生压力损失的根源.通过建立实验系统,研究了携砂胍胶压裂液在缩扩管内的压力损失,得到了缩扩管降阻比随流量、变径比增加呈指数下降,并随支撑剂质量浓度(砂比)增大呈线性增加的变化规律,拟合出了携砂胍胶压裂液在缩扩管内的降阻比计算公式.考虑非牛顿流体的湍流流动和颗粒群碰撞、堆积的动力学耦合,建立了缩扩管内携砂压裂液固液两相耦合的数值分析模型和计算方法,其数值模拟结果与实验得到的压力损失误差均不大于10％,验证了数值模型和计算方法的准确性.经数值模拟研究表明:缩径和扩径端面区域存在流体速度大于颗粒速度以及高颗粒碰撞率和滞逸率现象,扩径端面存在较大旋涡区,且随支撑剂质量浓度增加旋涡流速增大;当支撑剂质量浓度从0增加到700 kg/m3(砂比56％)时,缩扩管压力损失的增加幅度达15％,与实验得到的16％基本一致,其中突缩管和突扩管压力损失的增加幅度分别为22％和12％.

关键词：压裂液、缩扩管、压力损失、颗粒群、两相流

所属期刊栏目：40

分类号：TE357(油气田开发与开采)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;黑龙江省高校青年创新培养计划;东北石油大学研究生创新项目

在线出版日期：2019-03-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：86-98