基于响应面法的压裂液混砂搅拌系统结构优化

作者：刘子豪; 朱青林; 管锋^*; 万锋; 刘先明; 李梓睿

来源：石油机械, 2023, 51(09): 108-131.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2023.09.015

• 压裂液
• 搅拌罐
• 响应面法
• 固液两相流
• 结构优化
• 数值模拟

针对大排量、高砂比的压裂液混砂搅拌效果差，系统效率低、可靠性不高，混砂搅拌系统仿真模型与实际工况差异较大等问题，参考现场工作介质的流动特性，建立了压裂液混砂搅拌罐的有限元模型，并将混砂搅拌系统的搅拌时间作为优化目标。结合响应面BBD(Box-Behnken)试验设计，采用2阶多项式基函数构建混砂搅拌系统下搅拌叶角度、下搅拌叶直径、扰流板角度、扰流板数量等结构参数与混合时间的数学模型，并优化压裂液混砂搅拌系统结构。通过比较模型预测值与数值模拟分析值，并进行附加模拟测试，得出混合时间预测值与模拟值的相对误差为6.43%,从而验证了模型预测结果的准确性。针对响应面优化结果与初始结构开展混合性能对比研究，优化后的混合时间明显缩短，优化后结构的搅拌效率明显提高。研究结果可为压裂液混砂搅拌系统的结构优化提供参考。

• 单位
  长江大学