工程热物理学报2024,Vol.45Issue(4) :1031-1037.

压裂过程射孔孔眼冲蚀动态演化过程数值模拟

Dynamic Evolution of Perforation Erosion During Sand Fracturing Based on CFD-DEM Simulation

王治国 阳光 翁定为 高跃宾 李帅 张锋 苏晓辉
工程热物理学报2024,Vol.45Issue(4) :1031-1037.

压裂过程射孔孔眼冲蚀动态演化过程数值模拟

Dynamic Evolution of Perforation Erosion During Sand Fracturing Based on CFD-DEM Simulation

王治国 1阳光 2翁定为 3高跃宾 3李帅 3张锋 2苏晓辉1
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作者信息

  • 1. 西安石油大学新能源学院,西安 710065;油气田智慧能源与碳中和陕西省高校工程研究中心,西安 710065;西安市井完整性重点实验室,西安 710065
  • 2. 西安石油大学新能源学院,西安 710065
  • 3. 中国石油勘探开发研究院,北京 100083
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摘要

在套管加砂压裂阶段,由于支撑剂对射孔孔眼的冲蚀,导致孔眼摩阻骤降,同时伴随着严重的扩径与变形.为此,基于Rocky DEM方法探究孔眼的冲蚀动态演化过程和孔眼摩阻衰减规律.结果表明,孔眼的冲蚀变形包括孔肩冲蚀和扩径冲蚀两个阶段.在排量20 m3/min、砂含量150kg/m3、100目石英砂的模拟条件下,孔眼摩阻的衰减主要发生在孔肩冲蚀阶段.在0~500 s之间,孔眼摩阻由冲蚀前的15.88 MPa降低至4.41 MPa.

Abstract

During the sand fracturing stage,severe diameter expansion and deformation was oc-curred as the erosion of the perforations by the proppant,in result of reducing the friction of the perforations.In this work,the Rocky DEM method was used to investigate the dynamic evolution process of perforation erosion and the attenuation law of perforation friction.The results show that the erosion deformation of the perforation includes two stages:perforation shoulder erosion and di-ameter expansion erosion.Under the simulation conditions of displacement 20 m3/min,sand content 150 kg/m3,and 100 mesh quartz sand,the attenuation of perforation friction mainly occurs in the perforation shoulder erosion stage.Between 0~500 s,the perforation friction decreased from 15.88 MPa before erosion to 4.41 MPa.

关键词

CFD-DEM/加砂压裂/冲蚀变形/孔眼摩阻/动态演化过程

Key words

CFD-DEM/sand fracturing/erosion deformation/perforation friction/dynamic evo-lution process

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基金项目

国家自然科学基金项目(52074220)

西安石油大学研究生创新与实践项目(CS22213127)

出版年

2024
工程热物理学报
中国工程热物理学会 中国科学院工程热物理研究所

工程热物理学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.4
ISSN:0253-231X
参考文献量13
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