空气钻井中颗粒对排气管的冲蚀分析
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2023-12-20 19:44:15
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文档简介：
第 3
2卷
第 5期
V0
1
．
3
2
No
．
5
钻
采
工
艺
D
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G＆ P
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·1
3 ·
空气钻 井 中颗粒对排气管 的冲蚀分析
姚建林 ，
狄 勤丰 ，
王文 昌，
胡 以宝
(
上海大学应 用数学和力学研 究所环境与能源工程关键 力学问题 重点实验 室)
姚建林等．
空 气钻井 中颗粒对 排气管的冲蚀分析．
2
0
0
9
，
3
2
(
5
)
：
1
3
—
1
5
摘
要 ：空 气钻 井中，
携带 岩屑 颗粒 的 高速 气体 对 管柱 、
尤 其对地 面的排 气弯 管会 造成严 重 的冲蚀 。利 用
C
F
D软件计 算 了9
0
。
弯角的排 气管 中气体的压力和速度分布 ，
仿真 了弯管中颗粒 的运移轨迹 ，
对比 了不 同弯 角下颗
粒对排 气管的冲蚀速率 ，
定性地分析 了岩屑颗粒 对排 气 管的冲蚀规 律。结果表 明 ，
在 弯管外侧壁 面的 气体 压力 明
显 大于弯管 内
侧 壁面 ，
速度 则体现相反规律 ；
弯管外侧是最 易发生冲蚀的位置 ；
颗 粒对 弯管的冲蚀速 率是 随 着弯角
的增大而增大 ，
但是在不 同的弯角范围内，
冲蚀速 率的变化趋 势不 同，
在 2
O
。
一
4
O
。
范围 内冲蚀速 率 变化较缓慢 ，
在
1
0
0
。
一1
4
0
。
范围内冲蚀速率 变化速度 明显增加 。
关键词 ：
排 气管 ；
冲蚀速率 ；
岩 屑颗 粒 ；
空气钻 井
中图分类号 ：T
E
2
4
2
．
7
文献标识码 ：A
D
O
I
：
1
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X
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．
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5
．
0
0
5
固体颗粒 的冲蚀在工业上有着广泛的背景。它
广泛存在于能源 、
机械 、
航空等许 多工业部 门，
已经
成为材料破坏或设备失效的重要原因之一。而随着
空气钻井技术的推广 ，
岩屑 冲蚀带来 的管柱失效问
题越来越明显。
空气钻 井时气体 的上返速度 通常在 l
5～1
0
0
m／s
⋯
，而且岩屑颗粒不规则 ，
颗粒不断地与设备表
面发生碰撞 ，
因此高速气体携岩冲蚀作用对井下作
业设备的磨损不 可忽略。同样 ，
岩屑颗粒的冲蚀会
导致地面的排屑管线的失效 ，
特别是当存在较大弯
角管线时 ，
因冲蚀而造成的管线失效更为严重 ，
直接
影响钻井作业 的正常进行。本文利用计算流体动力
学(
......
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