3000型压裂车高压管汇疲劳强度仿真研究.pdfVIP

学兔兔 3000型压裂车高压管汇疲劳强度仿真研究 The fatiguestrength simulationandresearch a 3000HPfracturingtruck’Shigh-pressuremanifold 吴 星 WU Xing (柳州职业技术学院机电工程系，柳州545006) 摘 要：高压管汇是油田酸化压裂作业中必不可少的设备，随着压裂作业深度的不断增大。管汇承受越 来越高的压裂压力，其强度直接影0向着压裂作业中安全问题。为了验证弯头冲蚀疲劳破坏是 3000型压裂车作业用高压管汇失效的主要原因，以真实参数在三维建模软件Pro／E中创建管汇 分析模型，通过计算流体动力学软件CFD对压裂作业过程高压管汇中弯头处的流场进行了仿真 分析，利用流固耦合完成了管结构的疲劳强度计算，并提出了预防冲蚀疲劳破坏的措施和建 议，仿真计算结果与实际失效案例进行了对比，结果表明，管弯头是高压管汇最易发生冲蚀 和疲劳破坏的地方 ，且弯头914~U内壁面处为最大危险区。 关键词：压裂作业；高压管汇；冲蚀疲劳失效；CFD 中圈分类号 ：TB24 ’ 文献标识码：B 文章编号 ：1009-0134(2015)07(下)-Ol44-03 Doi：10．39B9／J．Issn．1009．0134．2015．07(下)．45 0 引言 。 冲刷及磨损腐蚀破坏主要位于弯头外拱 内层和靠近弯头 的直管端部及变径段 。受到破坏 的弯头外供 内壁附近表 石油作为工业发展的 血液”，对国家的经济发 面呈现出沟洼状、条纹以及麻坑，且呈现出一定的方 向 展有着十分重要的作用。目前我国许多陆上油田的开发 已进入到 中后期，并且在 已探明的油气藏 中低渗油气资 性，冲刷腐蚀形成的坑点处较其他部位颜色光亮 。从 源 占有很大的比重，酸化压裂作业作为油田增产的主要 其剖切面可以看出，外供内侧壁厚有明显减薄。 方式，对提高后期生产井及低渗透油气田的产量有非常 1．2冲蚀疲劳机理 重大的意义n。然而，随着非常规油气开采进程的加大 高压管汇弯头受到的破坏是由于冲蚀疲劳引起的， 和作业深度的增加，压裂作业 中工作压力也不断的增 冲蚀对管汇弯头表面的破坏主要是机械力产生的，其次 大 ，~ H3000型压裂车的压裂作业输 出压力最高可达到 是腐蚀因素。高速压裂液中携带的支撑剂 (陶粒砂)， 140MPa，这就在客观上要求压裂技术装备有更高的安 具有较大的动能且其硬度大于被冲蚀的管汇的硬度。当固 全性、可靠性和耐久性。高压管汇作为压裂作业 中的核 体粒子撞击弯头表面时，会造成短程的微切削和塑性变形 心部件 ，其弯头部位为较薄弱环节，在工作过程中可能 的坑，在若干粒子的长时间冲击下就会形成磨损 l，当 会承受上百兆帕的压力、高速运动固相粒子的