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《高壓井控楔形節(jié)流閥三維流場模擬及閥芯失效分析0103》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、高壓井控楔形節(jié)流閥三維流場模擬及閥芯失效分析付玉坤I,劉炯2,王娟-鄧淇尹】，韓傳軍I(1.西南石油大學(xué),四川成都610500；2.川慶鉆探公司安全環(huán)保質(zhì)量監(jiān)督檢測研究院,四川廣漢618300)摘要：井控節(jié)流閥是鉆井井控管匯中的關(guān)鍵設(shè)備，它是否正常工作直接關(guān)系到壓井的成敗。本文根據(jù)節(jié)流閥實際流場情況，建立了楔形節(jié)流閥三維有限元模型，并基于流體動力學(xué)理論，運用流體分析軟件對高壓井控節(jié)流閥內(nèi)的三維流場進(jìn)行了模擬，得出節(jié)流閥內(nèi)部流場分布規(guī)律及特點。結(jié)果表明，由于內(nèi)部流體的高速流動，閥芯在楔形面沿軸向處以及前端處由于流體的沖蝕作用會首先
2、發(fā)生沖蝕失效，將該分析結(jié)果與油田現(xiàn)場閥芯失效的實際情況進(jìn)行了比較，結(jié)果非常吻合。主題詞：井控節(jié)流閥；楔形閥芯；三維流場模擬；沖蝕The3DFlowSimulationandErosionMechanismAnalysisoftheHigh-PressureThrottleValvesFUYu-kun1,LIUJong2,WANGJuan1,DENGQi-yil,HANChuan-jun1(1.SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu610500,China;EnvironmentalSafetya
3、ndQualitySupervisionDetectionInstituteofSichuan-ChangqingDrilling,Guanghan618300、China)Abstracts:Throttlevalvesareoneoftheimportantequipmentsinthewell-controlheader,thenormaloperationofwhichasuccessfulwellkillingwilllieon.Inthispaper,basedontheactualflowfieldofthethr
4、ottle,settingupathree-dimensionalfiniteelementmodelofthewedge-shapedthrottle,andonthebasisofhydrodynamics,usingthemodernanalyticsoftwaretosimulatetheflowfieldsinhigh-pressurethrottlevalves?Theresultsshowthat,becauseofthehigh-speedflowoftheinternalflowfieldofthrottle,
5、findingthaterosionisfirstoccursalongtheaxialdirectioninthewedge-shapedsurface,andwhichisveryconsistentwiththeactualsituationwhencomparingwiththeactualconditionsoftheoilfield?Keywords:well-controlthrottlevalve;wedge-valvecore;3dflowsimulation;erosion節(jié)流管匯是現(xiàn)代井控工藝重要的裝備之一
6、。目前油氣出現(xiàn)場使用的楔形節(jié)流閥后，對比早先使用的錐心節(jié)流閥，工作更加穩(wěn)定可靠，較好的避免了高壓流體沖擊下閥芯的震蕩以及斷裂現(xiàn)象的發(fā)生。但該閥在現(xiàn)場實際應(yīng)用中也出現(xiàn)了一些問題，節(jié)流閥的閥桿端面以及楔形面沿軸向出現(xiàn)明顯的刺漏痕跡，楔形面的刺漏深度甚至達(dá)到3伽，節(jié)流效果受到較人的影響山役因此，如何提髙節(jié)流閥的工作可靠性是設(shè)計者和使用者必須重視的問題。本文通過流場數(shù)值模擬對楔形閥內(nèi)流場的不穩(wěn)定情況進(jìn)行了分析，找到了流場對楔形閥芯失效的主要影響原因，為楔形閥的結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供了理論依據(jù)。1.控制方程及物理方程1.1節(jié)流閥理論(1)流量系數(shù)流
7、量系數(shù)是衡量閥門流通能力的指標(biāo)，其計算的一般形式為⑺⑻：c=q3、p式中：C為流量系數(shù)；Q為體積流量，m3/5；°為流體密度，kg/mAP為閥門壓力損失，Pa.(1)流阻系數(shù)流體通過彎管和截面突變的地方時，會有擾動、攪拌，從而形成氣穴、漩渦和尾流，或使流體質(zhì)點相互撞擊，產(chǎn)生較人的能量損耗。在節(jié)流閥流動中，流阻系數(shù)是最關(guān)鍵的參數(shù)，它表示流體通過節(jié)流閥時所產(chǎn)生的壓頭損失，其采用下式計算:、P=P_P產(chǎn)弋式中：S為流阻系數(shù)；片為進(jìn)口壓力，Pa；/為出口壓力，Pa；卩2為局部阻力下游處的平均流速，mis.p為密度。1.2控制方程在鉆
8、井過程中，節(jié)流閥內(nèi)泥漿的流動是一種非常復(fù)朵的湍流流動，為了便于分析，本文采用標(biāo)準(zhǔn)k-E方程模型作為其封閉方程，得到了流體在節(jié)流閥內(nèi)流動所滿足的控制方程⑹。質(zhì)量守til方程為：弘=0dx(動量守恒方程為：呱(叫)*1和+嚴(yán)_d(譏,)dtdxf1pdxf()xix
