基于沖蝕分析的雙簇水力噴射器結(jié)構優(yōu)化研究.pdf

1、水平井水力噴射壓裂技術是低滲透油氣田增產(chǎn)的主要方法。相對于單級噴射工具，雙簇水力噴射器可以同時對兩個油氣層進行噴射壓裂，可提高壓裂施工效率。但在其應用過程中，高速攜砂流體會對雙簇水力噴射器上、下兩級噴槍造成不同程度的沖蝕損傷，導致噴射器整體損壞。
　　基于雙簇水力噴射器在應用過程中的沖蝕問題，利用自制的噴射式?jīng)_蝕實驗臺，完成噴射器本體材料35CrMo鋼的沖蝕實驗。研究了攜砂壓裂液的噴射角度和噴射速度對材料失重量的影響。結(jié)果表明，3

2、5CrMo鋼的沖蝕失重量隨噴射角度的增大先增大后減小，至噴射角度為45度時達到峰值；沖蝕失重量隨噴射速度的增大而增大。根據(jù)實驗結(jié)果擬合得到了適用于水力噴射壓裂工況的沖蝕計算模型。
　　采用離散相多相流數(shù)值模擬方法，分析了雙簇水力噴射器初始結(jié)構時的液-固兩相流場，并運用實驗得到的沖蝕模型計算噴射器內(nèi)壁面的沖蝕壁厚損失。發(fā)現(xiàn)流經(jīng)雙簇水力噴射器下級噴嘴的砂流量大于上級噴嘴；噴槍內(nèi)壁面的沖蝕壁厚損失較外壁面大一個量級，下級噴槍內(nèi)壁面的沖蝕

3、壁厚損失大于上級噴槍，最大壁厚損失發(fā)生在下級噴槍內(nèi)壁面。隨著入口排量的增大，流經(jīng)各段噴嘴的砂粒流量和噴槍內(nèi)壁面的沖蝕壁厚損失同時增大。
　　為改善雙簇水力噴射器上、下兩級噴槍流量及沖蝕損失的差異性，通過改變上、下級噴槍噴嘴數(shù)量、噴嘴直徑和簇間距對雙簇水力噴射器的結(jié)構進行了優(yōu)化研究。通過相同工況下的數(shù)值模擬對比多種不同結(jié)構優(yōu)化方案對流量和沖蝕的影響。結(jié)果表明，上級噴槍采用6個6mm直徑噴嘴與下級噴槍采用6個5mm噴嘴組合的方案時，對