严淳鳀

水力压裂管柱弯管处的固体颗粒冲蚀研究

严淳鳀

（长江大学机械工程学院，湖北 荆州 434023）

为了研究固/液两相流体对压裂管柱弯管处的冲蚀问题，运用DPM冲蚀模型对弯管处在不同固相颗粒体积分数条件下的冲蚀进行计算与分析，追踪固体颗粒粒子路径，研究结果表明：弯管内壁管径最大区域最易产生冲蚀；在不同固相颗粒体积分数条件下，弯管最大冲蚀率随着固体颗粒含量的增加而增加，且固相颗粒体积分数与弯管的冲蚀率呈线性变化趋势。

压裂弯管；固体颗粒；冲蚀；液/固两相流

在非常规油气井开采中，水力压裂技术是提高采收率和可采储量的重要手段之一；而且水力压裂在低渗透油气田中是目前最有效的开发技术。目前，水力压裂工艺向大的施工排量和大的加砂量趋势发展，这就对管柱和工具的耐磨性和安全性提出了新的要求[1]。

水力压裂就是利用压裂车将压裂液以高压力和高流速从井筒注入井口的过程，在压裂过程中，油气层产生裂缝后还会注入含有支撑剂的混砂液；在水力压裂施工工序中，注入支撑剂、泵入顶替液和反洗都将会产生固体颗粒，凡是与运动流体产生直接接触的所有类型的设备，都将会产生冲蚀磨损[2]；因此，本文对井下管柱的弯管处进行冲蚀研究。

管道产生冲蚀是一个极为复杂的过程，当流体运动为湍流时，其运动状态非常无序，流体可从各个方向对金属壁面进行冲击，金属壁面受冲蚀较为严重，因此，在管道的变径处和弯曲段壁面受到的冲蚀更加明显。……