基于LBM方法的石油筛管双梯形缝流动研究

石 油 机 械 C H I N A P E T R O L E U M M A C H I N E R Y 2 0 1 1 年 第 3 9卷 第 5期 专 题研 究 基 于 L B M 方 法 的石 油 筛管 双梯 形 缝流 动 研 究 李 夯 刘 永 红 王 亚 洲 李 山 徐 艳迪 ( 中国石油 大学 ( 华 东)机 电工程学院) 摘要 双梯形缝隙结构与传统 的缝隙结构相比具有更大的流通容积，并且与同样流通容积的 矩形缝隙和梯形缝 隙相比流动阻力更小，可进一步提高采油效率。利用格子 b o l t z m a n n方法对双梯 形缝 隙内的流场进行研究，采用 D 2 Q 9离散速度模型，并采用具有二阶精度 的 G u o 格式处理边界 的分布函数，将边界节点 的分布 函数分为平衡态和非平衡态。结果表明，扩散角度越大，涡旋脱 离越 明显，并且越大的扩散角，脱离涡旋的尺度越小；随着筛管径 向长度的增大，速度均值整体 上呈减小的趋势 ；转折处宽度越大，速度均值越小，总体压力均值越小。 关键 词 双梯 形缝 格 子 b o h z ma n n G u o格 式 L B M 模型 流 动研 究 0 引 言 随着现在对油气田开发步伐的加快 ，油井的出 砂量逐渐增加 ，实施 防砂措施将不可避免 。 。机 械防砂作为防砂的重要手段 ，是现今应用最广泛的 防砂方式之一 。割缝筛管作为机械 防砂 的基 础设 备 ，其缝隙流通特性对油 田开采非常重要。一般来 说 ，就筛 管的缝 隙结 构而 言 ，筛 管可分 为矩 形缝 隙 和梯形缝隙，由于梯形缝容积较矩形缝大 ，原油通 过时不容易造成堵塞 ，并且具有 自洁功能，因此在 实际应用中更有利于原油的开采。近年来 ，一种双 梯形结构的新型复合缝被提 出 J ，与传统的缝隙 结构相 比，双梯形缝具有更大的流通容积 ，并且与 同样流通 容积 的矩形 缝 隙和梯 形缝 隙相 比 ，双梯 形 缝隙的流动阻力更小 ，可进一步提高采油效率，提 高开采 的经 济适 用性 。 笔 者利 用格 子 b o l t z m a n n方 法 对 双 梯形 缝 隙 内 的流场 进行 研 究 。格 子 b o l t z a m n n方 法 基 于分 子 动 理论 ，在许多传统模拟方法难以胜任的工程计算领 域 ( 如微尺度流动换热、多孔介质等) ，该方法都 可 以进行 有效 地模 拟计算 ，成 为一 种重 要 的科 学研 究手 段 。 1 双梯形缝 L B M模 型 1 ． 1 双......