基于稠密离散相模型的冲缝筛管冲蚀数值模拟研究

针对压裂返排过程中固体颗粒引起的冲缝筛管冲蚀问题，分析颗粒近壁面冲蚀行为，为井下防砂工具的冲蚀研究提供依据。利用计算流体力学方法，基于稠密离散相模型，编写用户自定义函数UDF，研究高砂质量分数下撞击壁面的数目、速度和角度等颗粒的运动特性。通过冲蚀速率增长率的变化确定临界冲蚀流速。结果表明，在压裂返排过程中，颗粒撞击速度随着入口流速的增加而增加，是引起冲蚀速率增加的主要原因。入口流速从6 m/s增加到12 m/s时，孔眼出口处的冲蚀速率最大值从3.54×10^-2mm/kg增长到3.42×10^-1mm/kg，增长9.66倍；颗粒撞击角度随着流速增加不发生变化；砂质量分数增加，导致入口处颗粒数量增加，颗粒撞击频率也增加，颗粒平均撞击速度更低，速度波动幅度增大，同时颗粒平均撞击角度波动幅度较大，且颗粒平均撞击角度降低。研究结果为冲缝筛管在油气田的应用安全性提供了一定参考。