天然气水合物喷射破碎压控滑套冲蚀磨损特性研究

作     者：唐洋 何胤 姚佳鑫 孙鹏 TANG Yang;HE Yin;YAO Jia-xin;SUN Peng

作者机构：西南石油大学成都610500 

基　　金：国家自然科学青年基金(52004235) 中国博士后科学基金资助项目(2020M683359) 四川省科技应用基础研究项目(2020YJ0152) 南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江)基金(ZJW-2019-03) 国家重点研发计划(2018YFC0310200) 西南石油大学油气藏地质与开发国家重点实验室开放基金(PLN201827) 博士后创新人才支持计划项目(BX20190292) 四川省科技创新(苗子工程)培育及小发明小创造项目(2020037) 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2021年第50卷第2期

页      码：254-260,270页

摘      要：目的研究天然气水合物开采过程中,钻井液对喷射破碎压控滑套冲蚀磨损的影响规律及主要影响因素。方法基于欧拉-拉格朗日算法的DPM模型,建立了滑套冲蚀磨损数值分析模型,预测了压控滑套在使用过程中易发生冲蚀磨损的区域。探究了不同的钻井液粒径、入口液相流速、质量流量及封堵块位置的变化,对冲蚀磨损过程的影响规律。结果压控滑套的易冲蚀区域为封堵块面、过流通道口、内壁面三个位置。在控制单因素变量条件下,易冲蚀区域最大冲蚀率和冲蚀面积随着粒径增大而增大,粒径从0.1 mm增大到1.1 mm时,易冲蚀区域平均最大冲蚀率增大了63.4倍,并在不同粒径段呈现不同变化趋势。随着封堵块与滑套距离减小,易冲蚀区域平均最大冲蚀率增加,距离从50 mm降低到5 mm时,平均最大冲蚀率增大了3.8倍,并在不同的距离段呈现不同变化趋势;同时随着封堵块与滑套距离减小,内壁面的冲蚀面积降低明显,封堵块和过流通道冲蚀面积没有显著变化。随着入口流速和流体质量流量的增加,易冲蚀区域最大冲蚀率呈现指数增加,流速从6 m/s增大到14 m/s时,易冲蚀区域平均最大冲蚀率增大了9.5倍,流体质量流量从0.001 kg/s增大到0.007 kg/s时,易冲蚀区域平均最大冲蚀率增大了5.6倍,但冲蚀面积都没有显著变化。结论滑套封堵块面、过流通道和内壁面最易发生冲蚀破坏。冲蚀颗粒直径应该小于0.3 mm为宜,封堵块与滑套距离应该大于30 mm,同时入口流速和质量浓度越小,冲蚀情况越好。综合最大冲蚀率数值及增长倍数分析,粒径是冲蚀率增长的主要因素。该研究为喷射破碎压控滑套的设计和应用提供了指导意义。

主 题 词：天然气水合物 压控滑套 固态流化开采 冲蚀磨损 冲蚀率 数值模拟 

学科分类：0817[工学-轻工类] 08[工学] 080203[080203] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.02.026

馆 藏 号：203102116...