喷嘴尾部流道的流场分析及结构优化*
2016-04-25付必伟席燕卿
高压物理学报 2016年4期
付必伟,艾 雨,席燕卿
(1.西南石油大学机电工程学院,四川成都 610500;2.中国民航西南地区空中交通管理局,四川省成都市双流机场,四川成都 610202;3.中国石油吐哈油田公司鲁克沁采油厂,新疆鄯善 838200)
1 引 言
国外勘探研究表明,全球优质油气资源与低品质油气资源相比,占资源总量的比例较小[1]。随着世界对油气资源需求量的增大以及优质油气资源开采量的降低,油气资源已无法满足人们的需要。据统计,在自然状态下我国单井产油量逐年降低,递减率最高达到11.65%,低渗透油气储量达到低品质油气资源的65.5%[2-3]。但目前低品质油气资源的开采量和效率很低,无法补偿人们对油气资源的需求。因此,如何提高低品质油气资源开采效率引起了人们的广泛关注。国内外研究表明,水力水平钻孔技术是低品质油气资源(低渗透、稠油油气藏等)的最佳开采方法,该技术的钻进效果主要决定于核心部件——破岩喷嘴。
破岩喷嘴的结构决定了射流打击力,从而决定破岩效果,因此许多学者对喷嘴结构进行优化,提高了喷嘴的射流打击性能。但是大多数研究主要集中在喷嘴收缩角、长径比以及出口直径方面,而忽略了喷嘴尾部流道的结构参数对射流性能的影响[6-7]。
尾部流道的结构参数直接影响喷嘴推进力、射流速度以及井底打击力,因此在以往研究的基础上,以锥形自进式破岩喷嘴为原型,建立破岩喷嘴射流计算模型,基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术,分析尾部流道出口直径、数量和倾角对喷嘴射流质量的影响,探究尾部流道结构参数与打击压力的关系,为高效破岩喷嘴的设计提供理论依据。……
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