压裂环境下投球滑套球座冲蚀模拟

管英柱，熊　超，刁红霞，彭科翔，许冬进

(长江大学 石油工程学院，武汉 430100)*



压裂环境下投球滑套球座冲蚀模拟

管英柱，熊超，刁红霞，彭科翔，许冬进

(长江大学 石油工程学院，武汉 430100)*

摘要：通过构建滑套内流体域非结构化网格模型，利用Fluent软件确定了球座前锥面内后1/6的区域冲蚀最为严重。在分段压裂的环境下，不同层段处球座平均冲蚀率呈现递减分布，同时揭示了球座在压裂完成后被冲蚀材料体积的分布规律，解决了现场施工过程中滑套连续失效问题，对压裂方案及滑套抗冲蚀设计具有参考意义。

关键词：冲蚀；压裂；球座；数值模拟

裸眼水平井压裂时，压裂液携带支撑剂组成携砂液从滑套内通过。滑套球座在高速颗粒冲蚀下，球座内表面容易出现蚀点、裂纹等缺陷[1]，压裂液沿失效处滤失，迫使投球滑套和低密度球间密封失效，系统憋压失败，滑套无法正常打开。我国的球座冲蚀失效研究主要从2001年开始，在提高球座的抗冲蚀能力上，研究思路主要经历了3个过程：①确定球座冲蚀最为严重的大致范围，模拟各种现场施工因数对冲蚀的影响；②用试验优选出最适合的表面改性方法；③改变球座机械结构，降低冲蚀率[2-6]。

本文利用Fluent软件，讨论了球座前锥面冲蚀最为严重的区域分布，同时模拟了压裂条件下各球座冲蚀率及被剥蚀材料的体积分布规律。

1理论模型

裸眼水平井压裂时，携砂液中支撑剂的含量最高能达到30%左右，而Fluent软件的DPM模型只能模拟离散相浓度低于10%的情况。……