基于DPM模型的水平井水平段沥青质颗粒运移规律数值模拟研究

分类： 力学 >> 应用力学 提交时间： 2023-03-20 合作期刊: 《应用力学学报》

高晓东 董平川 陈舜 韩要潭 黄刚

摘要： 针对沥青质颗粒在水平井井筒的沉积问题，本研究采用Fluent中的DPM模块追踪沥青质颗粒在油管中的运动轨迹，采用realizable k-e模型对尺寸为10～100m的沥青质颗粒在水平井筒内壁的沉积进行了研究。分析了重力、Saffman力以及阻力作用下，黏度、颗粒尺寸以及流速对沥青质颗粒沉积速率的影响。CFD模拟结果表明：(1)层流阶段，沉积速率随着黏度的增大而减小，这主要是因为层流阶段，流体流动较平稳，使得管壁附近速度梯度减小，Saffman升力降低引起的，而在湍流阶段，当黏度从0.001 2 Pas增加至0.012 Pas时，沥青质沉积速率会缓慢增加；当黏度从0.012 Pas增加至0.053 Pas,沉积速率和沉积百分数会随之下降；(2)当颗粒直径为10～100m时，沥青质颗粒沉积百分数和沉积速率会随着流速的增加而减小；(3)当速度为0.3～2 m/s时，沥青质颗粒沉积百分数和沉积速率随着颗粒直径的增大而增大。研究结果为水平井井筒中的沥青沉积行为指明了方向，认为合理控制井筒中流体速度、黏度和颗粒直径可作为去除井筒沥青质沉积的有效手段。

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