超高压泵外加砂装置设计与特性仿真.PDF

　 ２０１７年８月 　 　 　 　 　 　 大庆石油地质与开发 Ａｕｇ ， ２０１７ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 第 ３６ 卷第 ４ 期 Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ Ｄａｑｉｎｇ　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ３６ Ｎｏ４ ＤＯＩ： １０１９５９７／ ＪＩＳＳＮ１０００⁃３７５４２０１６１００２２ 超高压泵外加砂装置设计与特性仿真 李增亮　 郭文星　 董祥伟　 范春永　 李欣欣 （中国石油大学 （华东） 机电工程学院， 山东 青岛　 ２６６５８０） 摘要：油田压裂作业过程中， 由于压裂泵泵送带磨砺性介质的压裂液， 泵液力端磨损严重。 设计一种基于射流掺 混的超高压泵外加砂装置， 并利用数值模拟方法对泵外加砂装置进行超高压大排量压裂作业工况仿真分析， 包 括抽吸特性和压降特性。 结果表明： 随着喷嘴直径的增加， 抽吸特性与压降特性均逐渐减弱； 随着面积比的增 加， 抽吸特性逐渐减弱但幅度非常小， 而压降特性却逐渐增强。 该研究成果为泵外加砂装置在压裂领域应用提 供了理论指导。 关 键 词：泵外加砂； 射流掺混； 面积比； 喷嘴直径 ＋ 中图分类号： ＴＥ３５７１ ３　 　 　 文献标识码： Ａ　 　 　 文章编号： １０００⁃３７５４ （２０１７） ０４⁃００７３⁃０６ ＤＥＳＩＧＮ ＡＮＤ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣ ＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＥ ＳＵＰＥＲ⁃ＨＩＧＨ⁃ ＰＲＥＳＳＲＵＲＥ ＳＡＮＤ ＭＩＸＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＯＵＴＳＩＤＥ ＴＨＥ ＰＵＭＰ ＬＩ Ｚｅｎｇｌｉａｎｇ，ＧＵＯ Ｗｅｎｘｉｎｇ，ＤＯＮＧ Ｘｉａｎｇｗｅｉ，ＦＡＮ Ｃｈｕｎｙｏｎｇ，ＬＩ Ｘｉｎｘｉｎ （Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ （Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ），Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６５８０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｏｉｌｆｉｅｌｄ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ，ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｐｕｍｐ ｗｅａｒｓ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ｄｕｅ ｔｏｔｈｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｍｅｄｉｕｍ ｉｎｔｈｅｐｕｍｐｅｄｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｆｌｕｉｄ．Ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｓｕｐｐｅｒ⁃ｈｉｇｈ⁃ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓａｎｄ ｍｉｘｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｏｕｔ⁃ ｓｉｄｅ ｔｈｅ ｐｕｍｐ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅｊｅｔ ｍｉｘｉｎｇ ａｎｄｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｅｌｐ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｆｏｒｔｈｅｄｅｖｉｃｅｗｉｔｈ ｓｕｐｐｅｒｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｌａｒｇｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｏｐ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｚｚｌｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ，ｔｈｅｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅｇｒａｄｕａｌｌｙｗｅａｋｅｎｅｄ；ｗｉｔｈｔｈｅｒｉｓｅｏｆ ｔｈｅａｒｅａｒａｔｉｏ，ｔｈｅ ｓｕｃｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒ⁃ ｉｓｔｉｃｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｗｅａｋｅｎ ｂｕｔ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｍａｌｌ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｏｐ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ． Ｔｈｅｓｅｓｔｕｄｙ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｈａｖｅｐｒｏｖｉｄｅｄｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｇｕｉｄｅｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓａｎｄｍｉｘｉｎｇｄｅｖｉｃｅ ｏｕｔｓｉｄｅ ｔｈｅ ｐｕｍｐ ｉｎ ｔｈｅ