為研究壓裂過程單裂縫中入口速度（排量）、粒徑等因素對支撐劑鋪置運(yùn)移影響規(guī)律,運(yùn)用CFD數(shù)值模擬軟件,建立簡化二維模型,鑒于以往模型出口設(shè)置引起支撐劑回流鋪置,設(shè)計(jì)模型出口為全開出口。模擬結(jié)果表明:隨著排量的增大,支撐劑主要沉降區(qū)向裂縫深處移動,同時(shí),入口處湍流效應(yīng)增加,近井筒區(qū)域支撐劑空缺帶變大,降低支撐劑鋪置效果;增加砂比到一定值,其對砂堤形態(tài)的影響逐漸減小;高排量、高砂比時(shí),在一段時(shí)間內(nèi),砂堤高度先逐漸增高再降低達(dá)到平衡高度,砂堤形態(tài)非均勻性先增大再減小。 

【文章來源】：西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019,34(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

幾何模型Fig．1Geometricmodel

西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)圖2入口速度2m/s時(shí)固相分布云圖Fig．2Solid-phasevolumefractiondistributionatinletvelocityof2m/s2．2入口速度對砂堤形態(tài)的影響研究入口速度對砂堤形態(tài)的影響，保持其他條件不變，設(shè)置入口速度4m/s，得到圖3所示的不同時(shí)間砂堤形態(tài)。對比圖2、圖3，t=10s時(shí)，入口速度為4m/s時(shí)，支撐劑主要沉降在0～1．4m區(qū)域，而速度為2m/s時(shí)，主要沉降在0～1．6m區(qū)域;t=20s、t=30s時(shí)，入口速度4m/s在橫向上運(yùn)移距離亦小于入口速度2m/s，且在砂堤形態(tài)上表現(xiàn)出極大的非均勻性。攜砂液在近入口處動能變大，砂堤在橫向上運(yùn)移以推移為主，因推進(jìn)動能以及砂堤摩擦阻力作用，使中部砂堤高度逐漸增高，隨著砂堤繼續(xù)堆積，攜砂液動能不足以推動砂丘停止，開始出現(xiàn)攜砂液繞砂堤頂部端面流動，此后，在大于平衡流速下攜帶支撐劑顆粒向裂縫深處運(yùn)移沉降，t=70s時(shí)，砂堤高度降低達(dá)到平衡，非均勻性降低。圖3入口速度4m/s時(shí)固相分布云圖Fig．3Solid-phasevolumefractiondistributionatinletvelocityof4m/s惠峰［8］研究結(jié)果表明:隨著壓裂施工排量的增大，裂縫入口處形成湍流強(qiáng)度越強(qiáng)，入口處鋪置的支撐劑越少，大大降低裂縫導(dǎo)流能力。結(jié)合固相速度矢量圖圖4進(jìn)行分析，與入口速度2m/s相比，入口速度為4m/s時(shí)，入口處湍流變強(qiáng)，在裂縫前端出現(xiàn)速度渦流，造成支撐劑在入口處鋪置更少。圖4固相速度矢量圖Fig．4Velocityvectorgraphofsolidphase2．3砂比對砂堤形態(tài)的影響設(shè)置模擬參數(shù):入口速度2m/s，砂比分別為5%、10%、15%、20%，支撐劑粒徑0．9mm，密度2800kg/m3，壓裂液密度998．3kg/m3?

西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)圖2入口速度2m/s時(shí)固相分布云圖Fig．2Solid-phasevolumefractiondistributionatinletvelocityof2m/s2．2入口速度對砂堤形態(tài)的影響研究入口速度對砂堤形態(tài)的影響，保持其他條件不變，設(shè)置入口速度4m/s，得到圖3所示的不同時(shí)間砂堤形態(tài)。對比圖2、圖3，t=10s時(shí)，入口速度為4m/s時(shí)，支撐劑主要沉降在0～1．4m區(qū)域，而速度為2m/s時(shí)，主要沉降在0～1．6m區(qū)域;t=20s、t=30s時(shí)，入口速度4m/s在橫向上運(yùn)移距離亦小于入口速度2m/s，且在砂堤形態(tài)上表現(xiàn)出極大的非均勻性。攜砂液在近入口處動能變大，砂堤在橫向上運(yùn)移以推移為主，因推進(jìn)動能以及砂堤摩擦阻力作用，使中部砂堤高度逐漸增高，隨著砂堤繼續(xù)堆積，攜砂液動能不足以推動砂丘停止，開始出現(xiàn)攜砂液繞砂堤頂部端面流動，此后，在大于平衡流速下攜帶支撐劑顆粒向裂縫深處運(yùn)移沉降，t=70s時(shí)，砂堤高度降低達(dá)到平衡，非均勻性降低。圖3入口速度4m/s時(shí)固相分布云圖Fig．3Solid-phasevolumefractiondistributionatinletvelocityof4m/s惠峰［8］研究結(jié)果表明:隨著壓裂施工排量的增大，裂縫入口處形成湍流強(qiáng)度越強(qiáng)，入口處鋪置的支撐劑越少，大大降低裂縫導(dǎo)流能力。結(jié)合固相速度矢量圖圖4進(jìn)行分析，與入口速度2m/s相比，入口速度為4m/s時(shí)，入口處湍流變強(qiáng)，在裂縫前端出現(xiàn)速度渦流，造成支撐劑在入口處鋪置更少。圖4固相速度矢量圖Fig．4Velocityvectorgraphofsolidphase2．3砂比對砂堤形態(tài)的影響設(shè)置模擬參數(shù):入口速度2m/s，砂比分別為5%、10%、15%、20%，支撐劑粒徑0．9mm，密度2800kg/m3，壓裂液密度998．3kg/m3?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]水力裂縫內(nèi)支撐劑輸送沉降行為數(shù)值仿真[J]. 劉春亭,李明忠,郝麗華,郭天魁.  大慶石油地質(zhì)與開發(fā). 2018(05)
[2]脈沖加砂壓裂支撐劑鋪置狀態(tài)的CFD模擬[J]. 李凌川,張永春,李月麗.  長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版). 2017(19)
[3]滑溜水壓裂主裂縫內(nèi)支撐劑輸送規(guī)律實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬[J]. 周德勝,張爭,惠峰,師煜涵,趙超能,周媛.  石油鉆采工藝. 2017(04)
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[5]清水壓裂中支撐劑輸送沉降行為的CFD模擬[J]. 張濤,郭建春,劉偉.  西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(01)
[6]基于FLUENT的支撐劑裂縫內(nèi)輸送沉降模擬[J]. 徐暖筑,徐寧.  天然氣與石油. 2013(03)
[7]基于Fluent軟件的攜砂液流動規(guī)律模擬研究[J]. 黃志文,蘇建政,龍秋蓮,史愛萍.  石油天然氣學(xué)報(bào). 2012(11)
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碩士論文
[1]滑溜水壓裂支撐劑在裂縫內(nèi)的鋪置規(guī)律研究[D]. 惠峰.西安石油大學(xué) 2017
[2]可視化變角度縫網(wǎng)支撐劑鋪置裝置研發(fā)及實(shí)驗(yàn)規(guī)律研究[D]. 李駿.西南石油大學(xué) 2016



本文編號：3262518