水力驱动桥塞的计算流体力学分析

桥塞在水平井段受液流冲击驱动,流体对桥塞的作用力大小除了与流量、流体黏度有关外,还受桥塞长度、桥塞-套管间隙等结构尺寸的影响。运用CFD方法数值模拟套管-桥塞结构的流场,确定了不同工况下的液流作用力和驱动压差,得出以下结论：桥塞端面压力远大于壁面切向力,是桥塞运动的主要动力,随着井口注液速度的增加或套管-桥塞间隙的减小,液流作用力显著增大,对电缆的抗拉强度有较高要求,应严格控制流速和环空间隙,当间隙为1.0~1.5 mm时,注入流速应小于1.0 m/s;在驱动桥塞的过程中,注入液的部分压能转化为高速间隙液的动能,由于存在环空间隙的变截面和桥塞相对液流的速度差,流场出现明显涡漩,增大了桥塞两端压差;桥塞下入速度的提高和偏心使得液流作用力下降,根据同心桥塞在低运动速度下的模拟结果选择电缆,可提高其安全性。分析结果为桥塞在水平井段中的封堵设计和应用提供了理论依据。