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题名基于SPH法的套管冲蚀特性及结构优化研究
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作者
张磊
王晨锐
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机构
中国石油大学(北京)机械与储运工程学院
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出处
《石油机械》
北大核心
2025年第1期89-97,共9页
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基金
中国石油天然气股份有限公司科研项目“可开关固井滑套压裂起裂机理及结构优化研究”(21GJ-FW-010)。
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文摘
针对固井滑套压裂中冲蚀特性及结构优化等问题,基于光滑粒子动力学方法(SPH)建立球形砂粒冲击金属表面的SPH数值模型,模拟多个砂粒冲击套管材料42CrMo的微观过程,分析砂粒的撞击行为与冲蚀之间的关系;同时利用CFD模拟方法与Oka冲蚀模型结合现场实际工况,对不同端口特性的套管内壁进行冲蚀磨损的数值计算。研究结果表明:SPH法能较好地表现出砂粒在撞击套管材料时的微观变形,有助于研究微观下材料的变形影响因素,且由SPH法模拟得到的无量纲冲蚀速率随冲击角度变化的模拟数据与Oka冲蚀公式中冲击角函数趋势相符。端口特性参数对套管内壁的冲蚀有着较大的影响,具体表现在:随着端口数量、端口面积的增加,平均冲蚀速率均有一定程度的减小,但存在着边际递减效应;在研究的4种端口形状中,胶囊形端口的平均冲蚀速率最小。研究结果可为套管端口优化设计提供参考。
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关键词
水力压裂
光滑粒子流体动力学
微观冲击模型
套管冲蚀
端口特性参数
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Keywords
hydraulic fracturing
smooth particle hydrodynamics
micro impact model
casing erosion
port characteristic parameters
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分类号
TE28
[石油与天然气工程—油气井工程]
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