摘要：金属网布筛网是含砂油气田生产最常用的挡砂工具,含砂液流必然会对防砂筛管造成不同程度的冲蚀破坏,严重影响油井或气井的正常生产。针对防砂筛管几何结构复杂、冲蚀模型选择难等问题,基于流场相似理论提出了一种柱状多孔结构简化几何筛网模型,并以油井生产运行工况数据为依据优选了适宜的筛网冲蚀预测模型。在模拟中把油水考虑成均相,油水混合物密度采用含水率的加权平均来计算,油水混合物黏度按照具有较高精度的Mcadams公式计算。模拟结果与筛网喷射冲蚀试验数据进行了对比分析,发现ZHANG模型的计算结果与试验数据误差较小(16.57%),而DNV模型与OKA模型的结果与试验数据误差较大(26.4%和36.34%);DNV和OKA模型冲蚀区域比较集中,与试验结果不符,ZHANG模型下筛网的冲蚀相对发散,与室内试验比较相符。简化的几何筛网模型和优选的ZHANG模型具有较高的可靠性,可为井下筛网的选型、生产工艺设计提供参考。

摘要：在设计、搭建的高温高速加速冲蚀试验台上对高参数汽轮机常用的6种喷嘴材料进行了高温抗固体颗粒冲蚀试验研究，并对试验后的材料表面进行了微观分析。研究结果表明：6种喷嘴母材均表现出典型的塑性材料冲蚀特性，最大冲蚀率对应的角度在（24±4）°范围内，速度指数在2．7～3范围，均高于Finnie冲蚀模型中的对应数值。在氧化皮颗粒小角度冲蚀下，喷嘴的冲蚀破坏主要足由颗粒的微切削所致。而在大角度冲蚀下，喷嘴材料表面主要受到粒子的正应力作用而产生严重的凿削和塑性变形。通过对试验结果进行系统分析，文中在Finnie微切削冲蚀模型的基础上建立了适用于工程实际的高参数汽轮机喷嘴材料抗吲体颗粒冲蚀预测模型。该研究结果深化了高参数汽轮机喷嘴高温颗粒冲蚀机制，为综合防治叶栅冲蚀破坏和预测喷嘴高效做功寿命提供了参考。

摘要：防砂筛管冲蚀失效直接影响到海上油气井能否安全高效生产,实时掌控筛管冲蚀程度,预测筛管使用寿命是海上油气井生产安全的重要保障。通过设计管流式冲蚀实验装置,开展了筛网过流单元冲蚀实验,并基于冲蚀经典理论模型,拟合建立了筛管冲蚀速率模型;依据编织型过滤金属网布筛管结构特征,构建了完整结构的筛管外护罩、多层过滤筛网和打孔基管物理模型,应用计算流体力学流固耦合模拟器,研究网布式筛管冲蚀规律,预测生产工况下筛管冲蚀寿命,并进行了实例分析。研究结果表明,筛管冲蚀速率随含砂流体流速呈幂函数关系,随含砂浓度先线性增大后趋于平缓,随含砂粒径增大先增加后降低并趋于纯流体冲蚀速率。本文揭示的筛管冲蚀规律和建立的预测模型可为海上油气田防砂设计和安全生产提供理论依据。

摘要：为了研究固体颗粒参数及弯管结构参数变化条件下弯管的冲蚀规律及最大冲蚀位置,基于CFD软件Fluent对弯管进行了网格无关性分析和入口段长度分析来确定最佳分析模型,选用Oka冲蚀模型和Forder壁面恢复模型计算弯管冲蚀,研究了颗粒直径和管径比对弯管最大冲蚀位置的影响。分析结果表明:颗粒速度对冲蚀速率的影响较大,二者呈指数关系,冲蚀速率随质量流量的增加比较均匀,当颗粒直径达到一定大小后,冲蚀速率增加较慢;管道直径和管径增大均会减小弯管的冲蚀速率,管径比对冲蚀速率的影响较大,二者呈现指数关系;颗粒直径基本不影响最大冲蚀位置,而最大冲蚀角度随着管径比的增大而减小。所得结果对管道设计及工程实际安全运营具有一定的指导作用。

摘要：针对多梯度控压钻井过程中空心球分离效率低,无法实现多密度梯度的问题,设计了空心球过滤分离器。利用多孔介质模型、DPM模型以及冲蚀模型对分离器内部流场进行了数值计算。研究了注入速度和空心球直径对分离器腐蚀速率的影响,以及过滤过程中分离器内部在轴向上以及径向上的压力与速度分布规律。研究结果表明:空心球注入速度越小以及空心球直径越大,对工具的冲蚀磨损速率越低;过滤结构内入口层的中心压力高而外侧压力低,随着压力逐渐扩散,出口层外侧压力高而中心压力低,速度分布规律则相反;随着入口速度与油水比的增加,工具的压降逐渐增加,但是油水比的影响较小。该研究实现了多梯度控压钻井中空心球分离效率低的技术突破,显著提升了多梯度钻井方式实现的可行性,为窄压力窗口地层中井筒压力控制提供了技术支撑。

摘要：钢铁厂通风除尘系统中90°弯头部位的长时间冲蚀磨损会导致管道失效,严重影响生产安全。为了解决这一问题,首先根据实验数据和CFD-DPM数值模拟方法验证了冲蚀模型计算的准确性;然后,为减少弯头磨损,提出一种适用于通风除尘系统的90°优化弯头,并分析颗粒速度、颗粒粒径和颗粒质量流量对弯头冲蚀的影响。结果表明:优化弯头的最大冲蚀率随颗粒速度变化的增长率比普通弯头低,在各流速下优化弯头的最大冲蚀率最高可减少33%左右,然而随着颗粒速度的增加,优化弯头的优化效果逐渐减弱;优化弯头对于75μm粒径的颗粒最大冲蚀率可以减少34%左右,对其他粒径的颗粒最大冲蚀率可减少27%左右,表明优化弯头对不同粒径的冲蚀均具有良好的减磨效果,对小粒径冲蚀减磨效果更明显;颗粒质量流量为0.01~0.02 kg/s时,最大冲蚀率可以减少35%左右,随颗粒质量流量增大,优化效果逐渐减弱。研究结果可为钢铁厂通风除尘系统弯头耐磨优化设计提供一定的参考。

摘要：研究吹填过程中珊瑚颗粒对于输送管道的侵蚀破坏具有重要的现实意义。文章分别使用标准k-ε模型、双向耦合方式以及Grant&Tabakoff模型模拟输送管道内流场、跟踪大规模颗粒运动轨迹、计算珊瑚颗粒对于管道的侵蚀破坏。通过设计不同工况研究弯头走向、颗粒尺寸、输送速度以及流体密度对于侵蚀结果的影响,以期对实际工程提供技术指导。计算结果表明,垂直向下输送弯头中颗粒侵蚀结果大于垂直向上输送弯头中侵蚀结果,颗粒尺寸越大造成的侵蚀破坏越严重,输送速度对2种走向弯头中的侵蚀结果影响不一,增加流体密度可以有效减少颗粒侵蚀结果。