脉冲注水工具设计及冲蚀特性仿真研究

为提高脉冲注水工具抗冲蚀能力,设计了一套实用可靠的脉冲注水工具。采用内部中空、无转动部件、不易藏垢的结构,应用CFD-DPM方法研究了不同开度和颗粒直径时两相流对导流孔-注水孔的冲蚀特性,分析了导流孔-注水孔的两相流和颗粒分布,明确了壁面的冲蚀分布规律和粒子数随冲蚀率的变化规律。当粒径增大时,沉淀效果显著,导流孔-注水孔内壁都发生了严重的冲蚀;导流孔-注水孔的最大冲蚀值随着颗粒大小的增加而呈指数级下降;粒子数对冲蚀程度起着主导作用。研究结果表明:在小开度的情况下冲蚀程度随着颗粒直径的增加而降低;当开度较大时,冲蚀程度先降低后增加。研究结果可为低渗油藏高效注水开发提供技术支撑。

脉冲注水工具中碟簧的仿真优化设计

针对低渗透油藏的注水开发需求,设计冲击波注水方案,进而研制了脉冲注水工具。深入分析工具的核心组件一一碟簧的功能特性,推导出碟簧预紧力的计算公式,为注水操作提供重要依据。为保证工具的可靠性,分析滑套和阀芯的运动状态,利用ANSYS软件完成静态和动态特性的模拟,验证设计分析的准确性,确认滑套和阀芯的可靠性。通过碟簧的设计和模型构建,成功减少内部空间的占用,提高工具结构的稳定性,相对增加工具内部的储液容积,为井下高压环境的操作提供有力的技术支持。