含砂流体作用下金属网布筛网冲蚀特性研究

作     者：应若蒙 

作者单位：长江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：史宝成;冯仁东

授予年度：2021年

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] 

主      题：金属网布筛网 冲蚀速率 寿命预测 经丝 纬丝 

摘      要：对于高渗透、松散胶结的油藏,在实际开采过程中地层普遍发生出砂现象,含砂流体冲蚀致使油井井下设备及地面设备造成冲蚀磨损,使得油田生产产生隐患。因此,研究金属筛网冲蚀机理和寿命预测对油田安全生产具有重要实际意义。本文通过调研国内外现有冲蚀模型,基于8组不同工况下的冲蚀磨损实验,通过失重法测量金属网布筛网不同因素下冲蚀质量损失并提出冲蚀数学预测模型,利用电镜扫描仪和光学显微镜探究单层金属网布筛网冲蚀磨损机理,同时使用ANSYS软件分析了不同因素下的冲蚀分布特征及流场变化。更进一步,同时引入文献数据对比,验证该冲蚀数学预测模型的可靠性。得到的主要结论有:(1)单层金属网布筛网冲蚀最严重的区域为筛网经丝纬丝交错处和上纬丝处,冲蚀后的筛网样件受到不同程度的点蚀,犁削和切割磨损,且筛网磨损为局部磨损;(2)单层金属筛网在液速为0.5～20m/s时,筛网冲蚀速率随液速增大而增大;在冲蚀液浓度为0.3%～10%时,冲蚀速率先增大后减小,临界浓度为5%;在冲击角度为15°～90°时,筛网冲蚀速率随角度增大而增大;(3)在冲蚀0～45h的时间里,整体筛网表面高流速与高压力区域均出现在经丝纬丝交错处与筛孔间隙的周围,随着冲蚀时间增大,筛网表面压力与流速无明显变化;筛网在冲蚀前15h受到的冲蚀磨损较小,从第20h开始,筛网表面受到较为严重的冲蚀磨损,且冲蚀磨损先发生在经丝纬丝交错处;(4)通过分析实验数据,利用1st Opt15PRO拟合软件拟合出适用于单层筛网的寿命预测模型。将该模型应用于数值模拟并与实验数据对比,误差在15%以内。引入文献实验数据,将数学模型应用于同工况下的数值模拟计算中,对比文献与数模计算结果,最大误差为9%。