基于天然氣藏增產改造關鍵設備噴嘴的優(yōu)化設計與實驗研究.pdf

1、基于天然氣藏增產改造關鍵設備噴嘴的優(yōu)化設計與實驗研究重慶大學碩士學位論文學生姓名：趙艷萍指導教師：盧義玉教授專業(yè)：安全技術及工程學科門類：工學重慶大學資源及環(huán)境科學學院二〇一〇年十一月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要摘要隨著對天然氣井的不斷開采，老井的生產率在不斷的下降。如何通過對老井的改造，提高產氣率是天然氣開采工業(yè)面臨的重要問題之一。目前主要采用的是聚能射孔彈技術進行老井的改造，但是在一些情況下該項技術難以取得較好的效果，研究發(fā)現(xiàn)

2、水力噴砂射孔技術可以有效地彌補該項技術的不足。作為水力噴砂射孔技術的關鍵部件噴嘴，當結構受到限制時，工作性能難以達到最優(yōu)或是不能滿足要求，如何設計、優(yōu)化結構受到限制的噴嘴是水力噴砂射孔技術存在的主要問題之一。本文依托國家自然科學基金委創(chuàng)新群體基金項目“高壓水射流破巖理論及其在地下工程中的應用基礎研究（基金號：50621403）”，設計優(yōu)化了總長度受到限制的水力噴砂射孔噴嘴的結構參數(shù)。根據(jù)噴嘴設計原理和方法，對噴嘴進行了初步的設計，并采用

3、CFD數(shù)值模擬方法對結構進行了初步的優(yōu)化分析；采用非接觸式測速方法（3DPIV）測試噴嘴出口處的速度場，通過分析速度場對噴嘴結構進行進一步優(yōu)化；通過實驗室沖蝕砂巖的實驗，測試不同結構噴嘴的沖蝕性能，最終確定噴嘴的優(yōu)化結構參數(shù)。主要研究成果如下：1.對噴嘴進行初步設計和優(yōu)化。主要設計包括噴嘴材質和噴嘴內部結構，孔徑d，圓錐段收斂角θ，孔徑直線段長度h，外徑D，噴嘴的總長度H，噴嘴內表面粗糙度；采用數(shù)值模擬的方法研究噴嘴進口收縮角度和出口圓

4、柱段長度對射流速度場的影響，根據(jù)實驗結果對噴嘴結構進行初步的優(yōu)化分析。2.根據(jù)初步設計和優(yōu)化結果，加工不同結構的噴嘴，采用非接觸式測速方法（3DPIV）測試噴嘴出口流場，在保持泵壓為20MPa的條件下進行測試，測試結果表明：噴嘴出口射流速度隨著噴嘴出口圓柱段長度和收縮角的增加先增加后減?。划攪娮炜傞L度固定為17mm時，進口收縮角30、出口圓柱段長10mm的噴嘴，出口流場平均速度最大為106.29ms，該噴嘴形成的射流沖蝕性能最強。3.根