油井中磨料射流割缝固液两相流场的数值模拟.pdfVIP

摘 要 磨料射流割缝技术是八十年末发展起来的一项用于解除近井地层污染及扩大 低渗油层渗透率的新工艺，具有穿透深，无二次污染，泄流面积大，施工效果显著 等特点。但仍存在不少问题，与空气中的自由水射流相比，在水下射流的理论与实 验研究还较少。尤其是对淹没条件下，高速非自由两相射流理论需要进一步的研究。 对于油井中磨料射流割缝，流体在缝体的流动情况、固体颗粒的运动情况、两相流 体随时间的变化情况、二次回流对射流的影响以及流体随着割缝方向沿程速度衰减 情况研究较少。 针对以上问题，本文采用了理论研究与数值模拟相结合的研究方法。运用两相 射流理论和计算流体力学等基础知识，分析油井中磨料射流割缝两相流体运动机 理。应用 Gambit 前处理软件，根据地面及地下试验结果建立缝体的二维和三维模 型。基于 FLUENT 软件对二维情况进行了数值模拟，为磨料射流割缝工艺提供一定 的理论基础与实验依据。 本文主要完成如下工作： ①介绍了磨料射流及其数值模拟研究的历史和发展现状。 ②阐述了油井中磨料射流割缝工艺原理和现场施工流程。 ③以两相射流理论和计算流体力学为基础，建立了油井中磨料射流固液两相流 体的数学模型。 ④用有限体积法对上述方程进行了离散化，介绍了运用 SIMPLE 算法对离散方 程求解的方法。 ⑤基于地面试验和地下试验结果，运用 Gambit 软件建立了三维缝体模型。具体 给出 Gambit 建模步骤及应用 FLUENT 对二维模型进行数值模拟的方案优化。 ⑥对两条互成 180 度的长缝内和井壁内，两相流体的流动情况进行了数值模拟。 以 FLUENT 模拟结果为基础，研究并分析了其在淹没条件下，磨料射流两相流体的 流动情况和运动规律。 关键词：前混合磨料水射流；固液两相流；数值模拟 ；FLUENT 软件 Abstract Abrasive waterjet cutting technology is late 1980s in sewing. It is the new technology used to remove nearly oil wells pollution and expand infiltrates low-permeability oil layer. It is good for a penetration depth, no secondary pollution, large area of discharge, the effect are obvious and so on. But many problems still exist. Compares with the air in free water jet flow, it is still few in the submarine jet flows theory and the experimental study. Especially under the condition of submerged, high-speed and non-free two-phase jet theory need the further research. Regarding oil well in abrasive waterjet cutting ,the fluid status in the seam bodys mobility, solid particles movement situation, two-phase flow changing with time, the effect of jet during reflow and fluid velocity declining as cut along the direction ,it study less. To solve the above problem, this paper adopts research methods which combine the theoretical study and