【摘 要】
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页岩气开采作为全球的热点,由于技术原因不可避免出现携砂的情况,固体颗粒以高速撞击管壁对管壁造成严重伤害。目前国内普遍采用数值模拟的方法进行冲蚀研究,但是过程较为复杂,不能直接应用于工程实际进行安全判定。为了能够提出更适合工程实际的冲蚀判定方法,为多相流软件进行冲蚀判断提供新的思路,本文基于Fluent进行数值模拟,分析冲蚀过程的影响因素,给出考虑含砂情况的简便冲蚀临界速率计算模型,将计算得到的冲蚀
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页岩气开采作为全球的热点,由于技术原因不可避免出现携砂的情况,固体颗粒以高速撞击管壁对管壁造成严重伤害。目前国内普遍采用数值模拟的方法进行冲蚀研究,但是过程较为复杂,不能直接应用于工程实际进行安全判定。为了能够提出更适合工程实际的冲蚀判定方法,为多相流软件进行冲蚀判断提供新的思路,本文基于Fluent进行数值模拟,分析冲蚀过程的影响因素,给出考虑含砂情况的简便冲蚀临界速率计算模型,将计算得到的冲蚀临界速率与工程的设计流速对比可以进行冲蚀安全判定。本文通过多相流瞬态模拟软件LedaFlow进行冲蚀模拟,以某页岩气田的设计数据为基础,研究管径、压力等因素对冲蚀临界速率的影响。考虑到目前多相流软件使用模型的局限性,进一步研究颗粒对冲蚀的影响,通过Fluent软件进行冲蚀数值模拟计算,模拟颗粒在水平直管段和弯管的运动状态,分析颗粒的速度、粒径、流量等因素对冲蚀率的影响情况,结合影响因素修正冲蚀临界速率模型。结论表明:根据Fluent软件中General冲蚀模型的数值模拟结果,颗粒的速度、质量流量对管道的影响较大,颗粒粒径的影响较小。综合考虑颗粒的质量流量和流体速率的关系后,选用质量含砂率来修正年冲蚀量计算模型,得到考虑流体含砂情况的冲蚀临界速率计算模型。
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