湍流对磨料水射流中磨料颗粒受力的影响

王明波 王瑞和

中国石油大学（华东），青岛，266580

0 引言

低渗油气藏高效开发、原油采收率提高和低煤阶煤层气径向水平井技术，是当前具有重要战略意义的热点课题，也是石油工程技术发展的重要方向。利用磨料射流高效破岩来钻进径向水平井是近年来逐渐成熟、具有鲜明技术特点的新方法。对于老井或近井地带污染严重的油井来说，这一方法可以有效改善油藏的压力分布，提高残余油的采收率和单井的油气产量；对于占我国煤层气资源量比重40%以上的低煤阶煤层气资源来说，这一方法可以依靠多条水平井眼沟通煤层内的裂缝和裂隙，减小流体流动阻力，从而有效提高煤层气开发效率。

目前，对磨料水射流中磨料颗粒受力的研究比较少。文献［1］采用量纲比较和典型函数法对磨料颗粒受力进行了分析比较。作为典型的液固两相湍流流动，流体湍流对磨料颗粒的拖曳力一直是学者们研究的重点，但流体湍流对磨料颗粒所受拖曳力的影响规律则一直没有确定的结论。文献［2－3］研究了湍流对颗粒受力的影响规律，但该实验数据分散性较大，并且不同实验的颗粒雷诺数（以颗粒直径为长度特征尺度计算得到的雷诺数）Rep也不尽相同，实验结果不具有可比性。

1 数值计算

计算是在恒定密度、等温、不可压缩和湍流流动条件下进行的。采用直接求解雷诺时均输运方程的方法来处理湍流流动中的雷诺应力项。流体流动控制方程的具体表达式和各物理量的具体含义见文献［4－5］。……