钻井液固液分离旋流器壁面磨损特性

作     者：莫丽 许先雨 刘栖 赵山雨 MO Li;XU Xianyu;LIU Xi;ZHAO Shanyu

作者机构：西南石油大学机电工程学院石油天然气装备技术四川省科技资源共享服务平台四川成都610500 

出 版 物：《润滑与密封》 (Lubrication Engineering)

年 卷 期：2023年第48卷第2期

页      面：44-51页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2019YFC031230) 

主　　题：非牛顿流体 冲蚀磨损 冲蚀速率 入口结构 旋流器 

摘      要：针对石油钻井过程中,由于钻井液中泥沙等固体颗粒产生的冲蚀磨损导致的旋流器失效问题,采用CFD-DPM模型开展以非牛顿流体为钻井液时旋流器冲蚀磨损研究,探讨不同流速、稠度系数、流动性指数、含砂体积比和入口倾角对旋流器内壁冲蚀磨损的影响。结果表明:旋流器内壁磨损呈螺旋状,锥段处磨损率随着半径的减小而增大,底流口处是受损最为严重的部位;在流速5~15 m/s、含砂体积比1%~9%时旋流器的最大冲蚀率随着流速增大呈指数型增长,冲蚀面积明显扩张;低流速下含砂体积比对最大冲蚀率影响较弱,而高流速下最大冲蚀率与含砂体积比呈正相关;入口倾角的增大同时增大了向下的轴向速度,使得颗粒能更快地到达底流口减小了与壁面的接触,其冲蚀率呈线性减小;最大冲蚀率随稠度系数的增大整体呈现平缓下降的趋势,随着流动性指数的增大而急速下降,流动性指数对冲蚀破坏的影响相比稠度系数更剧烈一些。