润滑与密封

作者：杨思齐，樊建春，李德宁，刘明涛，韩礼红，王建军，杨尚谕，李娇

单位：中国石油集团工程材料研究院有限公司油气钻采输送装备全国重点实验室;中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院,,中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院,,中国石油大港油田天津储气库分公司,,中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院,,中国石油集团工程材料研究院有限公司油气钻采输送装备全国重点实验室,,中国石油集团工程材料研究院有限公司油气钻采输送装备全国重点实验室,,中国石油集团工程材料研究院有限公司油气钻采输送装备全国重点实验室,,北京建工环境修复股份有限公司,

关键词：冲蚀磨损;载荷作用;高压管汇;固液两相流;数值模拟

基金：国家重点研发计划项目（2023YFB3711700）；国家自然科学基金面上项目(52175208)；中国石油基础性前瞻性科技专项（2023ZZ11）

在水力压裂过程中，地面高压管汇在管内复杂固液两相流冲击和管体恶劣载荷的耦合作用下，弯头、三通及接头等薄弱部件长期遭受严重的冲蚀磨损，极易导致管件发生断裂破坏，对现场人员及设备构成严重威胁。开展载荷作用下的高压管汇典型材料冲蚀磨损试验，根据试验结果，基于E/CRC冲蚀模型构建一种考虑应力状态影响的新型冲蚀数学模型，所构建的新模型与冲蚀试验数据之间的准确度可达95%以上。采用计算流体力学离散相模型（CFD-DPM），开展高压管汇件冲蚀性能的三维数值模拟，考察高压弯头在不同压裂工况下的冲蚀磨损程度及空间分布情况。结果表明：在固液两相流冲击下，主要冲蚀区位于靠近弯头出口处的弯头外侧，且管件的最大冲蚀率也位于该处；在弯头内侧二次流涡流的影响下，部分颗粒在流经弯头后会在下游直管内侧积聚，从而在这个区域造成次要冲蚀区；随着流动颗粒斯托克斯系数增加，主要冲蚀区面积增大，次要冲蚀区面积减小；此外，在嵌入新型冲蚀数学模型后，可观察到随着操作压力增大，高压管汇弯头部位的冲蚀磨损率明显增加。

来源：2024年第3期

《润滑与密封》期刊编辑部

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