油砂固-液两相流体作用下金属网布筛管抗冲蚀性能数值模拟

摘要

油井出砂后,油砂固-液混合物冲蚀完井筛管,造成筛管防砂失效。针对筛管结构复杂,室内防砂筛管冲蚀实验误差大的问题,根据金属网布筛管结构特点,使用Fluent仿真模拟软件平台建立金属网布防砂筛管三维模型,研究防砂筛管在不同冲蚀速度、冲蚀液质量分数下的速度分布、切应力分布和冲蚀速率分布。研究发现:筛管速度、切应力冲蚀速率的最大值均位于保护壳流入通道交错处所对应第一层筛网的位置;第一层筛网的最大速度是入口流速的6~7倍,平均切应力是保护壳切应力的1.2倍,平均冲蚀速率是保护壳冲蚀速率的2~3倍。结果表明,第一层筛网是主要的冲蚀破坏易损点。数值模拟仿真技术充分考虑了冲蚀速度、冲击角度和粒径3个因素对冲蚀腐蚀的影响,可以模拟长时间的防砂筛管冲蚀,准确预测出金属网布防砂筛管每层结构的冲蚀速率,可为井下防砂提供理论指导,同时也可为冲蚀寿命预测提供理论依据。