高压管汇三通冲蚀磨损特性研究

摘要

目的研究在页岩气开采过程中,含砂压裂液对高压管汇三通冲蚀磨损的影响规律及主要影响因素。方法基于两相流颗粒冲蚀理论建立三通冲蚀数值计算模型,预测三通在使用过程中易发生冲蚀磨损的部位,研究三通方位夹角,压裂液入口流量、固相颗粒体积分数、颗粒直径和压裂液密度对三通冲蚀速率的影响。结果 Y型三通和歧型三通冲蚀最严重的部位均在支管与主管的相贯线上。在控制单因素变量的前提下,随着方位夹角从30°增加到150°时,Y型三通的最大冲蚀速率增大了12.7倍。而随着方位夹角从30°增加到90°时,歧型三通的最大冲蚀速率增大了1.85倍,并且最大值出现在60°附近。随着压裂液入口流量从0.5m^(3)/min增加到2.5m^(3)/min,Y型三通的最大冲蚀速率增大了232.5倍;随着压裂液入口流量从1m^(3)/min增加到4 m^(3)/min,歧型三通的最大冲蚀速率增大了7.5倍。同时随着固相颗粒体积分数从2%增加到10%,粒径从200μm增加到600μm,密度从1000 kg/m^(3)增加到1400 kg/m^(3),Y型三通的最大冲蚀速率分别增大了4.4倍、0.63倍、1.3倍,而歧型三通的最大冲蚀速率分别提高了4.4倍、0.58倍、1.06倍。结论两种三通的最大冲蚀速率均随着入口流量、固相颗粒体积分数的增加而变大,随粒径的增加而减小。Y型三通的最大冲蚀速率随空间夹角、压裂液密度的增加而变大,但歧型三通的空间夹角为60°时冲蚀最严重,且压裂液密度对其影响较小。