基于DPM模型的水平井水平段沥青质颗粒运移规律数值模拟研究

针对沥青质颗粒在水平井井筒的沉积问题，本研究采用Fluent中的DPM模块追踪沥青质颗粒在油管中的运动轨迹，采用realizable k-e模型对尺寸为10～100μm的沥青质颗粒在水平井筒内壁的沉积进行了研究。分析了重力、Saffman力以及阻力作用下，黏度、颗粒尺寸以及流速对沥青质颗粒沉积速率的影响。CFD模拟结果表明：（1）层流阶段，沉积速率随着黏度的增大而减小，这主要是因为层流阶段，流体流动较平稳，使得管壁附近速度梯度减小，Saffman升力降低引起的，而在湍流阶段，当黏度从0.001 2 Pa·s增加至0.012 Pa·s时，沥青质沉积速率会缓慢增加；当黏度从0.012 Pa·s增加至0.053 Pa·s,沉积速率和沉积百分数会随之下降；（2）当颗粒直径为10～100μm时，沥青质颗粒沉积百分数和沉积速率会随着流速的增加而减小；（3）当速度为0.3～2 m/s时，沥青质颗粒沉积百分数和沉积速率随着颗粒直径的增大而增大。研究结果为水平井井筒中的沥青沉积行为指明了方向，认为合理控制井筒中流体速度、黏度和颗粒直径可作为去除井筒沥青质沉积的有效手段。