基于CFD 的自推进破岩喷嘴流场仿真研究

doi:10.3863/j.issn.1674–5086.2013.06.022

摘要/Abstract

摘要：

在低渗透油井径向水力深穿透增产工艺中，自推进射流喷嘴是核心工作元件。利用计算流体动力学方法研究
射流喷嘴内外流场，并对喷嘴的自推进力进行计算。得出以下结论：（1）多喷口喷嘴在井底形成局部高压区，同时在
井底中心区域形成高压带，有助于破碎岩石。（2）喷嘴射流在井底形成的壁面剪切力成对称分布趋势，合理设计喷嘴
结构有助于提高壁面剪切力。（3）尾喷口流道中的最大速度趋于集中在一侧壁面上，会导致喷嘴结构磨损，合理设计
尾喷口的角度及尾喷口与喷嘴简单的连接结构，有助于改善尾喷口射流流场，提高喷嘴寿命。（4）利用CFD 计算喷嘴
的推进力与实测结果较吻合，因此，利用CFD 预测喷嘴的推进力是可行的。

关键词: 流场仿真, 计算流体动力学, 自推进喷嘴, 多股射流, 仿真

Abstract:

The self-propulsion jet flow is the core component in radial hydraulic deep penetrating production process for low
permeability oil well. Based on the computational fluid dynamics（CFD）approach，we studied the internal and external flow
field of the nozzle，and calculated the propulsive force of the nozzle. The results show：（1）the flow field from the nozzle will
generate the local high pressure area in bottom hole，which help to break rock.（2）Water jet low from the nozzle will form the
symmetrical wall shear force to help to improve the wall rock break at bottom hole.（3）Jet nozzle flow passage of the maximum
speed tends to be concentrated on one side wall surface，which may make the nozzle structure wear，so the optimization of the
nozzle structure will helps to improve the jet nozzle jet flow field，and its life.（4）Calculated nozzle propulsion force by using
CFD approach is consistent the real measured results，so it is feasible to use CFD to prediction nozzle propulsion.

Key words: flow field simulation, computational fluid dynamics（CFD）, self-propulsion jet nozzle, multi-jet flows, simulation

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