基于CFD-DEM方法的变径T型流道冲蚀特性研究

作者：王明; 刘巨保^*; 王雪飞; 姚利明; 张西伟; 张志龙; 杨明

来源：表面技术, 2021, 50(08): 257-272.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.08.024

• CFD-DEM
• 冲蚀
• T型流道
• 固液两相流
• 压裂

目的研究石油开采过程中,携砂压裂液对变径T型流道壁面冲蚀磨损规律及主要影响因素。方法针对石油压裂管汇及井下喷砂器等工具中常见的变径T型流道的冲蚀问题,建立了基于CFD-DEM的变径T型流道固液两相流冲蚀磨损预测模型,该模型中颗粒-颗粒、颗粒-壁面碰撞采用逆向迭代碰撞搜索算法,颗粒-流体耦合计算时间步长根据耦合收敛条件自适应调整。将数值方法与正交试验方法结合,分析各因素变化对均值主效应响应的优先排序和各因素的交互作用,并进行了单因素变化对冲蚀规律的影响。结果单因素分析时入口流速增大,T型流道最大冲蚀速率和冲蚀面积均增大,冲蚀位置向支流道出口处移动,流体携带颗粒能力增强,堆积颗粒数量减小。砂比范围为5%～35%时,最大冲蚀速率与砂比正相关。最大冲蚀速率随粒径的增大而先增大后减小,随变径比的增大而减小。与最大冲蚀速率均值主效应分析结论一致,验证了正交试验结论的准确性。结论径向流速、切向流速、管壁压力、最大冲蚀速率为衡量变径T型流道冲蚀程度的指标时,入口流速的影响最大,其次是支撑剂粒径、变径比、砂比,入口流速与其他因素的交互作用对冲蚀速率的影响最显著。

• 单位
  海洋石油工程股份有限公司; 东北石油大学