固液两相流粒子冲蚀钻头内流道磨损-中南大学学报.pdf

第 49 卷第 5 期 中南大学学报( 自然科学版) Vol.49 No. 5 2018 年 5 月 Journal of Central South University (Science and Technology) May 2018 DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2018.05.026 固液两相流粒子冲蚀钻头内流道磨损 1, 2 1, 2 1 1 1 3 赵健 ，张贵才 ，徐依吉 ，王瑞和 ，周卫东 ，韩烈祥 (1. 中国石油大学(华东) 石油工程学院，山东 青岛，266580； 2. 中国石油大学(华东) 科学技术研究院，山东 东营，257061； 3. 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 钻采工程技术研究院，四川 德阳，618300) 摘要：针对固液两相流粒子冲蚀钻头内流道磨损机制，应用固液两相流离散相模型(discrete phase model，DPM) ， 建立钻头内流道冲蚀磨损的物理模型，获得粒子参数对内流道磨损的影响规律，并进行室内实验，验证 DPM 模 型的有效性。研究结果表明：粒子对钻头内流道冲蚀磨损主要分布在内流道收缩面，越靠近钻头中心轴线，磨损 率越大；随粒子入口速度的增大，内流道平均磨损率增大；随粒子直径的增大，内流道平均磨损率先减小后增大， 最后趋于稳定，当直径为 2.0 mm 时平均磨损率最小；随粒子体积分数的增大，内流道平均磨损率近似呈直线增 加；当粒子入口角度为 50°时，内流道平均磨损率最大；压力对于内流道磨损影响较小；进行 100 h 磨损实验后， 钻头内流道的磨损率减小了 0.80% 。 关键词：固液两相流；内流道磨损；离散相模型；粒子参数；钻头 中图分类号：TE248 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2018)05−1228−09 Bit internal flow passage erosion by solid-liquid two-phase flow impact of particles 1, 2 1, 2 1 1 1 3 ZHAO Jian , ZHANG Guicai , XU Yiji , WANG Ruihe , ZHOU Weidong , HAN Liexiang (1. College of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China; 2. Academy of Science and Technology, China University of Petroleum, Dongying 257061, China; 3. Drilling Production Engineering Technology Research Institute, Chuanqing Drilling Engineering Co. Ltd., CNPC, Deyang 618300, China)