天然气水合物直旋混合射流破碎规律研究

作     者：徐昊 张思 吴墨染 付悦 付必伟 Xu Hao;Zhang Si;Wu Moran;Fu Yue;Fu Biwei

作者机构：长江大学机械工程学院湖北省荆州市434023 渤海钻探第一钻井分公司 中石油江汉机械研究所有限公司 自然资源部定向钻井工程技术创新中心 中国地质学会定向钻井工程技术创新基地 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2025年第53卷第2期

页      面：89-97页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：自然资源部定向钻井工程技术创新中心开放基金项目“定向钻井脉冲射流式辅壁自激水力振荡器的射流振荡特性研究”(KF202303) 石油天然气装备教育部重点实验室开放基金项目“中深层增强型同轴套管换热器的地热开采性能研究”(OGE202303-06) 

主　　题：天然气水合物 直旋混合射流 喷嘴 破碎 Fluent-EDEM耦合 

摘      要：为了提升水合物开采效率,采用Fluent-EDEM耦合计算的数值模拟方法探究喷嘴叶轮槽倾角、叶轮中心孔直径以及混合腔收缩角等结构参数,对直旋混合射流破碎天然气水合物效果的影响。研究结果表明:叶轮槽倾角在40°~60°范围内,直旋混合射流的破碎性能受叶轮槽倾角的影响程度较小,叶轮槽倾角为50°时,直旋混合射流的破碎效果最好;叶轮中心孔直径影响混合射流中直射流的比例,中心孔直径的增大会导致混合射流的轴向速度增大,切向速度减小,中心孔直径为1 mm时,直旋混合射流的破碎效果最好;混合腔收缩角较大时,混合射流流经收缩段的过程中,过流截面积迅速减小,不利于射流充分混合,较大的收缩角也会增大射流的能量损耗,在80°~120°范围内,收缩角为80°时,直旋混合射流的破碎效果最好。研究结果可为直旋混合射流在天然气水合物开采领域的应用提供一定的理论依据。