自推进喷嘴井筒内流场数值模拟

以深穿透水平钻孔自推进喷嘴为模拟对象,根据模型和实测井眼建立流场模型,采用标准k-ε双方程模型,对不同后喷孔布置下的自推进喷嘴井筒内流场进行数值模拟。研究结果表明:井筒内,由于后喷孔射流的抽吸作用,2个相邻射流之间会形成一个漩涡区,该漩涡由其发生位置的不同,可对井底返流形成阻碍或卷吸加速作用;后喷孔射流本身对井底返流有加速携带作用;沿井筒径向,漩涡区速度由井壁向喷嘴处逐渐增大,这将加剧喷嘴和高压软管的冲蚀;将后喷孔由3个均布改为6个均布,改进后喷嘴射流形成的漩涡区面积只为改进前的25%,且漩涡区速度降低最多达6 m/s,充分发挥了射流本身和漩涡区的特点,可有效提高自推进喷嘴流场的携岩效率,延长其使用寿命。

基于CFD的自推进破岩喷嘴流场仿真研究

在低渗透油井径向水力深穿透增产工艺中,自推进射流喷嘴是核心工作元件。利用计算流体动力学方法研究射流喷嘴内外流场,并对喷嘴的自推进力进行计算。得出以下结论:(1)多喷口喷嘴在井底形成局部高压区,同时在井底中心区域形成高压带,有助于破碎岩石。(2)喷嘴射流在井底形成的壁面剪切力成对称分布趋势,合理设计喷嘴结构有助于提高壁面剪切力。(3)尾喷口流道中的最大速度趋于集中在一侧壁面上,会导致喷嘴结构磨损,合理设计尾喷口的角度及尾喷口与喷嘴简单的连接结构,有助于改善尾喷口射流流场,提高喷嘴寿命。(4)利用CFD计算喷嘴的推进力与实测结果较吻合,因此,利用CFD预测喷嘴的推进力是可行的。