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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
井地联合压裂长输管路支撑剂悬浮运移规律模拟研究
  • 92
  • 作者

    李浩哲姜在炳孙四清朱传勇范耀郭勇程斌

  • 单位

    煤炭科学研究总院中煤科工西安研究院(集团)有限公司中国石油大学(华东)新能源学院

  • 摘要
    井地联合压裂是煤矿井下长钻孔分段压裂的发展趋势之一,压裂液经地面压裂泵加压后通过地面贯通井、煤矿井下长输管路进入煤矿井下长钻孔实施大排量压裂。支撑剂在长输管路中的悬浮运移规律对于优化设计加砂参数、避免管路中砂堵具有重要意义。通过室内实验评价压裂液的流变性能和携砂性能;基于欧拉-颗粒流理论构建数值模拟模型,研究水平管内支撑剂悬浮运移规律及其影响因素;探讨压裂液携带支撑剂运移的流态以及临界沉降流速的计算模型。结果表明:1%降阻剂的加入能够使活性水压裂液黏度提高3~5倍,支撑剂密度越小,压裂液黏度、砂比越高,支撑剂在压裂液中的沉降速度越小;支撑剂在水平管内的流动受到多因素的综合影响,压裂液流速越小,支撑剂密度和粒径越大,支撑剂在管道底部的沉积越严重,携砂效果越差;随着管路直径的增大,管道出口截面支撑剂体积分数最大的位置由管道中下部移动至管道底部,支撑剂流动对于管路的磨损加重;砂比越大,支撑剂间的相互作用越强,压裂液携砂能力降低;优选采用疏浚技术规范推荐的模型计算活性水携砂条件下的支撑剂临界沉降速度,随着管路直径的增大,所需的临界携砂排量呈指数式增大,提高压裂液黏度可降低携砂所需的临界排量。建立的携砂运移临界排量模型和总结的支撑剂运移规律可对管路直径和压裂液排量进行优化匹配,为井地联合压裂施工提供理论支撑。
  • 关键词

    井地联合压裂长输管路支撑剂悬浮运移携砂性能欧拉-颗粒流临界沉降速度

  • 文章目录
    1 压裂液性能测试
    1.1 压裂液流变性能
    1.2 压裂液携砂性能
    2 压裂液携砂运移影响因素数值模拟
    2.1 模型构建
    2.2 模型验证
    2.3 模型参数选取
    2.4 影响因素分析
    2.4.1 压裂液排量
    2.4.2 支撑剂密度
    2.4.3 支撑剂粒径
    2.4.4 管道直径
    2.4.5 砂比的影响
    3 压裂液携砂运移流态分析
    4 基于支撑剂运移的管路直径优选
    5 结论
  • 引用格式
    李浩哲,姜在炳,孙四清等.井地联合压裂长输管路支撑剂悬浮运移规律模拟研究[J/OL].煤田地质与勘探:1-10[2023-09-06].http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1155.P.20230904.1810.002.html
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