基于稠密离散相模型的冲缝筛管冲蚀数值模拟研究

针对压裂返排过程中固体颗粒引起的冲缝筛管冲蚀问题,分析颗粒近壁面冲蚀行为,为井下防砂工具的冲蚀研究提供依据.利用计算流体力学方法,基于稠密离散相模型,编写用户自定义函数UDF,研究高砂质量分数下撞击壁面的数目、速度和角度等颗粒的运动特性.通过冲蚀速率增长率的变化确定临界冲蚀流速.结果表明,在压裂返排过程中,颗粒撞击速度随着入口流速的增加而增加,是引起冲蚀速率增加的主要原因.入口流速从6 m/s增加到12 m/s时,孔眼出口处的冲蚀速率最大值从3.54×10-2 mm/kg增长到3.42×10-1 mm/kg,增长9.66倍;颗粒撞击角度随着流速增加不发生变化;砂质量分数增加,导致入口处颗粒数量增加,颗粒撞击频率也增加,颗粒平均撞击速度更低,速度波动幅度增大,同时颗粒平均撞击角度波动幅度较大,且颗粒平均撞击角度降低.研究结果为冲缝筛管在油气田的应用安全性提供了一定参考.