旋转磨料射流喷嘴叶轮参数优化设计

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作   者：

周秋成;  罗宁;  李健敏;  王秀伟;  刘鑫;  陈开研;  张力凡; 

作者机构：

中国石油天然气股份有限公司辽河油田分公司;  中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司;  中国石油大学（北京）石油工程学院; 

关键词：

磨料射流;  旋转射流;  径向水平井;  数值模拟;  射流流场; 

期刊名称：

流体机械

i s s n：

1005-0329

年卷期：

2023 年 002 期

页   码：

33-40

摘   要：

为增强旋转磨料射流在硬岩地层高效破岩效果，喷射破岩形成较大孔径径向水平井井眼，对喷嘴叶轮参数展开了优化设计。对径向水平井井下工况旋转磨料射流流场进行模拟，研究了叶轮扭转角、长度、直径、叶片厚度和叶片数量等参数对流场速度的影响。结果表明：叶轮扭转角度为影响流场旋流强度的主要因素；减小叶轮直径或增加叶片厚度会缩小流道的过流面积，增加射流的旋转强度，直径影响最大切向速度相差15.1%，厚度影响相差44.6%；叶片数量较多会降低射流冲击速度。在本文条件下，给出了建议性优化喷嘴叶轮结构参数：叶轮扭转角度为630°，长度为30 mm，直径为18 mm，叶片厚度为4 mm，叶片数量为3。所得结果可为径向井旋转磨料射流喷嘴优化设计提供依据。