本文關鍵詞：管流式液固兩相流沖蝕實驗裝置的研發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水力壓裂技術在低滲透、頁巖氣等非常規(guī)油氣資源儲層改造過程中具有重要意義,隨著油氣開采難度的加大,壓裂時的砂含量和排量也不斷加大,井下工具沖蝕失效頻繁發(fā)生。截止目前實驗方法是研究沖蝕的重要手段之一,相比于噴射式和傳統(tǒng)的旋轉圓盤式?jīng)_蝕實驗裝置,管流式實驗裝置可以較真實的模擬現(xiàn)場生產(chǎn)工況,實驗結果的準確度高。本文設計研制了一套管流式液固兩相流沖蝕實驗裝置,并利用該實驗裝置,取P110油管用鋼為研究對象,進行了驗證實驗,具體內容如下:針對油田現(xiàn)場生產(chǎn)工況,根據(jù)實驗裝置的設計目的和要求,在總結前人沖蝕實驗裝置的基礎上,結合現(xiàn)場所需的工況參數(shù)要求、實驗室條件進行總體方案設計。利用CFD數(shù)值模擬軟件,采用DPM多相流模型完成變截面實驗段的數(shù)值模擬,基于模擬結果找出最大沖蝕部位,對沖蝕實驗段進行結構設計�；跊_蝕實驗裝置的總體方案,計算管路摩阻和流量之間的關系,完成泵、流量計、差壓傳感器以及溫度傳感器等設備的選型。根據(jù)設計標準對攪拌罐的罐體、封頭、人孔、液位計、電加熱器等設備進行計算選型和機械設計。計算攪拌器的攪拌功率,完成攪拌軸的機械設計。最后進行實驗設備的安裝、管道的焊接和相應零部件的設計和制造。本文研制的管流式液固兩相流沖蝕實驗裝置除了可以完成沖蝕實驗之外,還能進行流體的摩阻實驗。采用自制的實驗裝置,分別完成P110材料在瓜膠攜砂液中沖蝕實驗和清水的摩阻實驗驗證。實驗結果表明:攜砂壓裂液對P110材料的沖蝕速率隨流速的增大而增大,與文獻研究結果一致。實驗段底部試樣的沖蝕速率明顯大于頂部試樣,與DPM沖蝕模擬結果一致。清水的摩阻實驗結果與理論計算結果的最大誤差為4.95%,認為本套實驗裝置的摩阻實驗數(shù)據(jù)能夠滿足實驗要求,相同條件下的6組清水摩阻實驗數(shù)據(jù)誤差在0.4%~1.7%之間,遠小于10%的置信區(qū)間,認為本套實驗裝置穩(wěn)定可靠。最后,針對實驗裝置設計、制造和運行過程中規(guī)范、存在的問題,制定了操作和檢修的規(guī)程,并對實驗裝置功能的進一步拓展提出了展望。
【關鍵詞】：管流式實驗裝置 沖蝕 液固兩相流 結構設計
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE93;TG178
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 研究背景8
• 1.2 沖蝕的研究現(xiàn)狀8-13
• 1.2.1 沖蝕機理分析9-10
• 1.2.2 沖蝕影響因素分析10-13
• 1.2.3 沖蝕的研究方法介紹13
• 1.3 國內外沖蝕實驗裝置研究現(xiàn)狀13-17
• 1.4 本文研究內容17-18
• 第二章 管流式液固兩相流沖蝕實驗裝置的設計18-31
• 2.1 沖蝕實驗裝置的總體設計及工作原理18-21
• 2.1.1 沖蝕實驗裝置的設計目的及要求18-19
• 2.1.2 沖蝕實驗裝置的總體設計19-20
• 2.1.3 沖蝕實驗裝置的工作原理20-21
• 2.2 基于CFD的實驗段設計21-30
• 2.2.1 流體流場參數(shù)計算21-22
• 2.2.2 數(shù)值模擬的模型建立22-25
• 2.2.3 基于DPM模型的多相流數(shù)值模擬25-29
• 2.2.4 沖蝕實驗段結構設計29-30
• 2.3 本章小結30-31
• 第三章 實驗裝置關鍵設備的參數(shù)計算及選型安裝31-41
• 3.1 泵的設計選型31-33
• 3.1.1 泵的參數(shù)計算31-32
• 3.1.2 泵的選型32-33
• 3.2 混合攪拌罐的設計33-36
• 3.2.1 確定內筒體和封頭的幾何尺寸33
• 3.2.2 攪拌器的幾何尺寸33
• 3.2.3 攪拌功率的計算33-35
• 3.2.4 攪拌軸的設計35
• 3.2.5 攪拌罐的其他設備35-36
• 3.3 流量計的選型36-37
• 3.4 壓力變送器的選型37
• 3.5 實驗裝置的制造及安裝37-40
• 3.5.1 焊接37-38
• 3.5.2 實驗裝置的制造38-40
• 3.6 本章小結40-41
• 第四章 管流式液固兩相流沖蝕實驗裝置驗證實驗41-50
• 4.1 實驗目的41
• 4.2 實驗設備41-42
• 4.3 沖蝕實驗42-46
• 4.3.1 實驗條件42
• 4.3.2 實驗步驟42-43
• 4.3.3 沖蝕實驗結果分析43-46
• 4.4 摩阻實驗46-48
• 4.4.1 摩阻的理論計算46
• 4.4.2 摩阻的結果分析46-48
• 4.5 管流式?jīng)_蝕實驗裝置可靠性分析48-49
• 4.6 本章小結49-50
• 第五章 實驗裝置運行維護及功能拓展50-53
• 5.1 實驗裝置的操作規(guī)程50
• 5.2 實驗裝置的運行維護50-51
• 5.3 實驗裝置的保養(yǎng)51
• 5.4 沖蝕實驗裝置的功能拓展51-52
• 5.5 本章小結52-53
• 第六章 總結與展望53-55
• 6.1 總結53-54
• 6.2 展望54-55
• 致謝55-56
• 參考文獻56-59
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文59-60

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  本文關鍵詞：管流式液固兩相流沖蝕實驗裝置的研發(fā)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：422420