带接箍水平油套环空流场特性模拟与试验

作者：周一粟; 黄中伟^*; 张壮壮; 姜天文; 张明贺

来源：石油机械, 2023, 51(01): 1-8.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2023.01.001

• 水平油套
• 接箍
• 油套环空
• 压耗
• 流场特性
• 数值模拟

环空压耗的准确预测在深井、超深井钻完井中具有重要意义。环空流场特性研究是环空流动压耗预测的理论基础。为了揭示带接箍水平油套环空的流场特性及其影响规律，建立了不同结构的带接箍水平油套环空流动模型，采用Realizable k-ε湍流模型进行了流场的数值模拟，并开展了基于粒子图像测速技术(PIV)的流场可视化试验。对比分析了缩扩比和排量对环空流场流线分布、速度分布、压耗以及涡量分布的影响，得到了带接箍水平油套环空的流场特性及其影响规律，初步探索了压耗产生与涡旋之间的关系。搭建了可视化的带接箍水平油套环空流场测试试验装置，验证了数值模拟的准确性。研究结果表明：带接箍水平油套环空流场在突缩入口处、后向台阶处出现回流区；缩扩比、排量主要影响了后向台阶处的流场特性，对前向台阶处的流场特性影响较小；随着缩扩比的增大，环空流场的回流区范围减小，压耗减小，涡量值减小；随着排量的增加，环空流场的回流区范围增大，压耗增大，涡量值增大。研究结果可为变截面环空流场研究提供参考，为环空压耗预测提供理论基础。

• 单位
  油气资源与探测国家重点实验室; 中国石油大学（北京）