斜螺旋式旋转空化喷嘴性能仿真研究

作     者：陈效平 何志鹏 刘广力 敖鑫 文学 刘志辉 Chen Xiaoping;He Zhipeng;Liu Guangli;Ao Xin;Wen Xue;Liu Zhihui

作者机构：邵阳学院高效动力系统智能制造湖南省重点实验室 西华大学机械工程学院 

基　　金：西华大学人才引进项目“小井眼侧钻单牙轮PDC钻头设计理论研究”(Z17119-0303) 邵阳学院研究生科研创新项目“空化射流喷嘴性能研究及结构优化”(CX2023SY081) 邵阳维克液压股份有限公司企业横向项目“高压空化射流喷嘴设计与性能研究”(2023HX46) 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2024年第52卷第9期

页      码：27-35页

摘      要：针对旋转空化喷嘴(Spin Cavitation Nozzle,SCN)开采天然气水合物时能耗高、效率低的问题,设计了一种斜螺旋式旋转空化喷嘴(Oblique Spiral type Spin Cavitation Nozzle,OSSCN)。基于CFD方法,对OSSCN、SCN以及收缩-扩张型喷嘴(Contraction-Dilatation Cavitation Nozzle,CDCN)进行性能对比分析。仿真分析结果表明:与CDCN相比,OSSCN和SCN流场中空化泡的分布更广泛、空化性能更优,且对水合物碎片有着更强的卷吸能力;与SCN相比,OSSCN在水合物壁面处产生的液压冲击能量更大,其径向流速更高,对水合物壁面产生的冲蚀效果更佳;OSSCN的斜螺旋叶轮结构极大地降低了喷嘴液阻、减小了能耗,在与SCN性能相差不大的情况下,OSSCN较SCN降低了约39%的能耗,展现出高效节能的优势。该设计可为空化射流钻水平井+衬管完井技术的商业化应用提供技术支持。

主 题 词：空化射流钻井 旋转空化喷嘴 斜螺旋面 天然气水合物 计算流体力学 射流冲蚀 空化性能 卷吸性能 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 08[工学] 

D　O　I：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2024.09.004

馆 藏 号：203143375...