【摘 要】
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水平井分段压裂过程中,滑套球座作为重要组成部分之一,其冲蚀磨损将导致压裂球与滑套球座的密封性能下降,压裂过程中漏压,从而造成压裂失败。本课题组结合压裂过程中实际球座
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水平井分段压裂过程中,滑套球座作为重要组成部分之一,其冲蚀磨损将导致压裂球与滑套球座的密封性能下降,压裂过程中漏压,从而造成压裂失败。本课题组结合压裂过程中实际球座材料及使用工况,通过试验方法建立了一套适用于滑套球座材料的冲蚀模型。本文利用该冲蚀模型,在计算机流体动力学(CFD)的理论的支撑下,用Fluent软件模拟球墨铸铁(SG)材料的球座和WC材料的滑套球座的冲蚀磨损率,并计算了两种材料的各层级的滑套球座锥面与小柱面交界处孔径随时间的变化及在不同压力下的临界失效时间,这为现场选材或表面处理方式提供了有力依据。为了有效避免滑套球座在压裂过程中由于冲蚀磨损而失效,本文从优化流场的角度,通过改变滑套球座的锥角和加设绕流结构,以提升其抗冲蚀性能。研究结果表明,在施工过程中20°~30°锥角时,能延长滑套球座的临界失效时间;加设的5种绕流结构都能有效降低滑套球座的冲蚀磨损率,大大提高了滑套球座的使用寿命,但绕流结构V的影响效果最为突出。该研究为解决了现场施工过程中滑套球座冲蚀磨损导致失效的问题提供了结构上改进的思路,对压裂施工现场具有一定的理论指导作用。
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