陈汉杰，孙振平，刘 远，艾白布·阿不力米提，吴月忠，王肖伟

（中国石油新疆油田公司，新疆 克拉玛依834000）①

我国大部分油田已进入中后期开采阶段，油气井含水率上升，产油量不断下降，开发难度持续攀升。水力喷砂射孔［1］是一种非常规的射孔技术，在油气开发中应用越来越广泛，并逐步向储层改造及水力压裂技术延伸［1-3］。喷砂射孔技术是通过地面混砂装置在携砂液中加入一定量的砂粒，再用高压泵车通过油管将混有一定砂粒的携砂液泵入井底，高压携砂液通过小直径喷嘴提高速度进行能量转换，使携砂液具有较高的冲击能力，从而射穿套管、水泥环和岩石，在岩石中形成一定深度的孔眼，整个过程对地层没有压实伤害，改善了后期的压裂改造效果［4-5］。由于套管壁上射开的孔眼大小直接影响射流对地层岩石射流切割的效果，进一步影响地层微裂缝。本文结合射流冲蚀与流体力学理论，利用计算机仿真软件对不同靶距、射流速度和砂粒体积分数下的喷砂射孔过程中的冲蚀压力进行了数值模拟。

1 流体动力学模型

高压水射流是高压水流从喷管或孔口中喷出，脱离固体边界的约束，在液体或气体中作扩散流动。高压射流大部分为紊流流型，具有湍动扩散的作用，能够进行质量、动量和热量的传递。喷砂射孔过程是携砂液和砂子颗粒高速流动的复杂液-固两项湍流问题，携砂液为非牛顿流体，离散相为砂粒。

1.1 携砂液相运动方程

携砂液的动力学控制方程可以通过两相流动动量守恒方程描述，其考虑了携砂液体积分数与颗粒之间阻力的影响。……