井下节流流场模拟
笼套式节流阀内流场数值模拟及水合物生成
ISSN 1008-9446 承德石油高等专科学校学报第20卷第3期，2018年6月CN13 -1265/T E Journal of Chengde Petroleum College Vol.20，No. 3，Jun. 2018笼套式节流阀内流场数值模拟及水合物生成李智博，罗璇，陈军，马强，孔祥雷(承德石油高等专科学校热能工程系，河北承德067000)摘要：笼套式节流阀在水下油气田开采中应用广泛，研究其节流过程的流动特性，对于优化操作工艺，保证阀 门工作的可靠性与安全性具有重要意义。
对天然气节流过程进行了数值模拟，得到了节流阀内压力场、速度 场、温度场的特征，分析了节流后和节流过程中水合物生成的影响因素，提出了基于计算条件的阀门临界开度 的确定方法。
关键词！水下节流阀；数值模拟；流动特性；水合物中图分类号：TE952 文献标志码：A 文章编号= 1008-9446(2018)03-0043-04Numerical Simulation and Hydrate Formation Analysis of Sleeve Choke LI Zhi-bo，LUOXuan，Chen Jun，MAQiang，KONGXiang-lei (Departm ent of Therm al E ngineering，Chengde Petroleum C ollege，Chengde 067000，H ebei，C hina) Abstract：Sleeve chokes are widely used in the m ining of underw ater oil the flow characteristics of sleeve choke has very im portant significance for optimizing process and ensuring the reliability and safety of the choke. According to the results of num erical sim ulation，the characteristics of the pressure field，velocity field，and tem perature fiel(i were obtained .The main factors that may affect tlie hydrate formation in/after the throttling process were analyzed ，and a metliod for determ ining t he critical opening of tlie valve based on the calculation conditions is proposed.Key words: underw ater throttle $num erical simulation $flow characteristics $hydrate水下节流阀是采油树中重要的过流部件，工作中其压力、温度、速度的变化剧烈，易造成阀芯的损 坏[1’2]。
苏里格气田井下节流综合预测
苏里格气田井下节流综合预测王荧光;裴红;刘文伟;郭振;裴巧卉【期刊名称】《天然气工业》【年(卷),期】2010(030)002【摘要】传统井下节流工艺通常采用图版法、简化模型或焓熵图图解法来求解节流降温过程,这些算法都缺乏通用性和计算的连续性.为此,应用TACITE稳态模型分别结合Perkins和Fortunati节流模型对苏里格气田井下节流过程的温度、压力变化进行模拟,并采用NETOPT网络优化模型对井下节流器的内径进行预测优化,同时采用多种模型对井下节流过程进行井下节流敏感性分析、天然气水合物抑制效果预测和流体临界状态判断.模拟结果与现场实测数据比较表明:多种预测模型的综合运用可较好地对井下节流过程的压力、温度、节流器内径等节流参数进行预测模拟,为该气田井下节流工艺提供了可靠的预测手段;井下节流可较好地简化井口流程并改善井筒天然气水合物的形成条件;马赫数临界判定方法对井下节流流体临界状态的判定要比理论临界压力比判定方法更严格、准确.【总页数】5页(P97-101)【作者】王荧光;裴红;刘文伟;郭振;裴巧卉【作者单位】中国石油辽河工程有限公司;中国石油辽河工程有限公司;中国石油辽河工程有限公司;中国石油辽河工程有限公司;中国石油辽河工程有限公司【正文语种】中文【相关文献】1.苏里格气田井下节流排水采气工艺优选 [J], 陈国伟; 陈真; 杨政海2.苏里格气田井下节流气井积液量预测方法及应用 [J], 王振嘉; 郑海亮; 刘永建; 高远3.一种面向苏里格气田井下节流工艺的新型节流器设计 [J], 吴永春;郑兴升;吴轶君;李勇凯;李昕4.苏里格气田桃7区块井下节流参数优化 [J], 汪春浦;唐华佳;肖高棉;罗超;陈旭波;李洲5.苏里格气田井下节流技术难题及对策 [J], 郑兴升;吴永春;吴轶君;刘成刚;贾文江因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
FDT地层测试器节流控制阀数值模拟的开题报告
FDT地层测试器节流控制阀数值模拟的开题报告开题报告：FDT地层测试器节流控制阀数值模拟一、研究背景FDT（Formation Dynamics Tester）地层测试器是一种能够实时测量井下地层流体压力、温度和采集地层流体样品的装置。
定量测量地层压力是确定地下油气储层性质和油气资源储量的重要手段。
而FDT地层测试器的动态测量技术使其可以减小地层试井过程中对地层的干扰，提升测量准确性。
FDT地层测试器的核心部件为节流控制阀，其优良的性能直接影响地层测试的效果和数据质量。
二、研究目的本研究旨在通过数值模拟分析FDT地层测试器中的节流控制阀，对其流场变化、流量分布等关键参数进行研究，揭示节流控制阀的工作机理，为优化节流控制阀设计提供理论基础。
三、研究内容本研究将通过基于有限元方法（FEM）的数值模拟分析，模拟FDT地层测试器节流控制阀在不同开度下的流场变化，探究其关键参数如流量分布、压差、速度等的变化规律，比较不同设计参数对节流控制阀性能的影响。
同时，本研究还将对与FDT地层测试器密切相关的CAM （Cartridge Assembly Module）模块进行分析，探究其与节流控制阀的关系和协同工作效果，为完善FDT地层测试器设计提供参考。
四、研究方法本研究将采用基于ANSYS Fluent软件的CFD（Computational Fluid Dynamics）数值模拟方法，建立FDT地层测试器节流控制阀的三维模型，研究其在不同开度下的流场变化、压差分布和速度分布等关键参数。
在此基础上，通过设计实验，分析不同设计参数对节流控制阀性能的影响，并探究CAM模块与节流控制阀的相关性和协同工作效果。
五、研究意义1. 揭示节流控制阀的内部流场和关键参数，为优化设计提供理论基础和可行方案。
2. 研究FDT地层测试器的核心部件并探究其与CAM模块的相关性，对提高地层测试的数据质量具有重要意义。
3. 推广数值模拟在FDT地层测试器调试和优化方面的应用，为行业科技创新提供新思路。
伺服阀节流孔流场的数值模拟与实验分析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机床与液压
Ｍ ＡＣＨＩ ＮＥ Ｔ Ｏ０Ｌ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ Ｉ Ｃ Ｓ
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ３
Ｖｏ １ ． ４１ Ｎｏ ． １ ３
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １—３ ８ ８ １ ． ２ ０ １ ３ ． １ ３ ． ０ ０ ９
Ｔ Ａ ＮＧ Ｊ ｉ ｅ ，Ｇ ＡＯ Ｄ ｉ ａ ｎ ｒ ｏ ｎ ｇ ， Ｗ ＡＮＧ Ｌ ｉ ｗｅ ｎ ， Ｗ ＡＮＧ Ｔ ａ ｏ
（ １ ． Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ａｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ，Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ３ ０ ０，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ；
伺服阀节流孔流场的数值模拟与实验分析
唐杰 ，高殿 荣 ，王立文 ，王涛
（ １ ．中国民航 大学，天津 ３ ０ ０ ３ ０ ０ ； ２ ． 燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛 ０ ６ ６ ０ ０ ４ ）
摘 要 ：利用有 限元软件 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 分析不同节流孔 结构参 数组合下 的流场 特性 ，这些特 性主要包 括速度 特性 、压力 特性 、 流量特 性 、功率损失特性 。通过 比较找到 了节流孔最佳结构参数组合 ，计算 出了 固定节流孔 的流量系数 。并通 过实验验证 了数值模拟的正确性 ，为伺 服阀的设计 和分 析提供参 考。 关键词 ：伺服 阀节流孔 ；Ｃ Ｆ Ｄ；结构参数 ；流量系数 ；实验分析
固定节 流孑 Ｌ 是 双喷 嘴 挡 板 阀 的重 要 组 成部 分 ， 其结 构将影 响到 电液 伺服 阀 的性能 ，许 多学 者在 这 方面 做 了大量 的研究 。文献 ［ １— ２ ］对 伺服 阀产 品 的发 展历史作 了回顾 ，详细 介 绍 了电液 伺服 阀工 作
固定节流阀流场数值模拟研究
（ Ｓ ｕ ｈ ｓ Ｐｅ ｒ ｌ ｕ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ， ｅ ｇ ｕ ６ ０ ０ Ｃｈ ｎ ２ Ｄｏ ｈ ｌ １ ｏ ｔ ｗｅ ｔ ｔ ｏ ｅ ｍ ｉ ｅ ｓｔ Ｃｈ ｎ ｄ １ ５ ０， ｉ ａ｝ ． ｗｎ ｏ ｅＯｐｅ ａ ｉ ｎ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ， ａ ｇｑ ｎ ｒ ｔ ｐ ｒ ｍｅ ｔ Ｃｈ ｎ ｉ ｇ ｏ Ｐｅ ｒ ｌｕ Ｅｘ ｏ ａ ｉ ｎ Ｂｕ ｅ ｕ，Ｘｉ ａ １ ０ １ Ｃｈ ｎ ３ ｔｏ ｅ ｍ ｐｌ ｒ ｔｏ ｒ ａ ’ ｎ ７ ０ ２ ， ｉ ａ； ．Ｃｈ ｎ ｄ ｔ ｏ ｅ ｍ ａ ｈ ｎ ｒ ｎ ｒ ｌＦａ ｔ ｒ ｅ ｇ ｕ Ｐｅｒ ｌ ｕ Ｍ ｃ ｉ ｅ ｙ Ｇｅ ｅ ａ ｃｏ ｙ， Ｓ ｃ ｕ ｎＰｅｒ ｌ ｕ Ａｄ ｎ ｓｒ ｔｖ ｒ ａ Ｃｈ ｎ ｄ １ ０ １， ｉ ａ ｉ ｈ ａ ｔｏ ｅ ｍ ｍｉ ｉｔａ ｉ ｅＢｕ ｅ ｕ， ｅ ｇ ｕ ６ ０ ５ Ｃｈ ｎ ）
关键词 ：有 限体 积 法 ； 节流 阀 ； Ｌ ＮＴ； Ｆ ＵＥ 结构优 化 中 图分 类 号 ： Ｅ Ｔ９ 文献标 识码 ： Ａ
Ｎｕ ｅ ｉ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ Ｆｌ ｗ ｅ ｄ ｏ ｘ ｄ Ｔｈ ｏ ｔｅ ｍ ｒ ｃ ｌＳ ｍ ｌ ｔｏ ｏ ｏ Ｆｉｌ ｆ Ｆｉ ｅ ｒ ｔｌ
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｕ ｓｎｇ ｆｎｉｅ ｖ ｌ ｍ ｅ ｍｅ ｈｏ ｔａ ｔ ｉ ｉ ｔ ｏ ｕ ｔ ｄ，ｔ ｌ ｗ ｉｌ ｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｓｃ ｒ ｉｄ ｏ ｈｅ ｆｘｅ ｈｒ — ｈｅｆｏ ｆｅ ｄ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃｗａ ａ ｒｅ ｎ ｔ ｉ ｄ ｔ ｏｔ ｔｅ ｗｈｉｈ ｉ ｕｄ ｅ ｏ ｔ ａ ｔｏ ｎｄ ｓ ｄｅ ｘ ｎ ｔ ｈｅ ａ ｄ ｏｆＦＬＵ ＥＮＴ ｌ ｃ Ｓｓ ｄ ｎ ｃ ｎ ｒ ｃ ｉ ｎ ａ ｕｄ ｎ ｅ ｐａ ｄｓ ｗｉｈ ｔ ｉ ｗｈｅ ｈ ｈ ｏ ｔｅ ｎ ｔ ｅ ｔ ｒ ｔ ｌ ａ ｒ ｕｒ ｓ １ ｍ ｍ． Ｉ ａ ｒ ｐｅ ｔ ｅ ｉ ４ ｔ ｈ ｓ ｐ ｏｍｕｌ ａ ｅ ｈｅ ｄ ｓ ｒｂｕ ｉ ｎ ｏ ｈｅ ｆｏ ｉ ｇ ｔ ｄ ｔ ｉｔ ｉ ｔｏ ｆ ｔ ｌ ｗｎ ｌ ｎｅ，ｓ ｅ ｄ，ｐｒ ｓ ｕ ｅ Ａｎｄ ｐｅ ｅｓ ｒ．
油气井井口节流器流场特性的数值模拟
油气井井口节流器流场特性的数值模拟油气井是现代工业中极为重要的一个领域，设计和制造油气井井口节流器是生产油气时的重要措施之一。
节流器的主要作用是调节流体流量和流速，保证油气井的正常生产和稳定性。
在这种情况下，如何对油气井井口节流器的流动特性进行研究，是提高油气井生产效益的重要因素之一。
数值模拟是一种有效的方法来研究油气井井口节流器的流动特性。
本文中，我们将介绍在数值模拟中使用的方法和模型，以及模拟结果对实际情况的影响。
1. 模拟方法和模型了解模拟方法和模型是理解节流器流动特性的关键。
在数值模拟中，采用计算流体动力学（CFD）模型和FLUENT软件进行模拟。
因为CFD计算模型是控制方程的数值解法，它可以对流体运动进行计算和预测，如速度场、压力场和流体相互作用等。
模拟的主要过程包括：首先通过实验获得节流器的几何模型和工作参数，将节流器几何模型导入数值模拟软件，再输入几何模型、物理参数和边界条件，最后得到节流器的流动特性。
2. 模拟结果分析模拟结果的分析是了解节流器性能如何的关键。
本文中，我们将介绍模拟结果与实际情况的对比和分析。
模拟结果显示出，流场特征受节流器通径、长径比和孔隙度等多种因素的影响。
首先，随着通径的增大，节流器孔隙度增大，同时流量增加，进口流速变低，出口流速变高。
其次，通过不同长度、直径的节流器活塞钻孔，在不同的长度比和直径比条件下发现节流后流场分离，随着通径比的增大，分离区域逐渐减小，且分离区域的位置趋近于节流孔的出口处。
最后，分别在相同直径比和长径比的条件下模拟了三种形状的活塞钻孔，结果显示矩形钻孔下游区域随着流量增加，涡量显著增大，涡旋范围增大。
切口钻孔下游区域的涡量显著减少，且由涡旋引起的压力降随着流量的增加出现了不稳定的现象。
对于平均分布的钻孔，相对于矩形钻孔和切口钻孔，涡量分布均匀，流场有利于稳定工作。
3. 实现结果的可行性实现数值模拟结果具有重要意义。
本文中，我们将介绍模拟结果应用于实际生产的可行性。
超高压产水气井可视化井下节流模拟实验及嘴流模型评价
文章编号：1000 − 7393(2023)04 − 0485 − 08 DOI: 10.13639/j.odpt.202211032超高压产水气井可视化井下节流模拟实验及嘴流模型评价马辉运 董宗豪 周玮 魏林胜 谭昊 王威林中国石油西南油气田分公司工程技术研究院引用格式：马辉运，董宗豪，周玮，魏林胜，谭昊，王威林. 超高压产水气井可视化井下节流模拟实验及嘴流模型评价 ［J ］. 石油钻采工艺，2023，45（4）：485-492.摘要：井下节流可有效防治井口水合物、简化地面流程、降低成本，但该工艺用于超高压产水气井时，气液两相管流和嘴流之间相互影响，使部分井的日产气量与设计值误差较大，准确预测气液通过井下节流器的流量和压降，对指导工艺设计至关重要。
为此，在搭建可视化实验装置的基础上开展了井下节流模拟实验研究，分析了不同流型下的气液两相嘴流动态，根据节流器上游流型将实验数据进行划分，评价了现有4种工程常用嘴流模型在不同流型下的表现。
研究结果表明，段塞流、搅动流和环状流关于质量流量预测采用的数学模型，分别推荐Ashford 模型(相关系数R 2=0.92)、Sachdeva 模型(相关系数R 2=0.80)和Al-Safran 模型(相关系数R 2=0.96)。
选取双探8井开展现场应用，确定节流器下入深度为3 000 m ，判断流型为搅动流，选取Sachdeva 模型计算节流器嘴径为5.3 mm 。
模型评价结果可为产水气井井下节流工艺设计提供理论依据和指导。
关键词：产水气井；超高压；井下节流；可视化实验；流型；两相嘴流模型中图分类号：TE375 文献标识码： AVisual downhole throttling simulation experiment and nozzle flow model evaluation forwater-producing gas wells with ultrahigh pressureMA Huiyun, DONG Zonghao, ZHOU Wei, WEI Linsheng, TAN Hao, WANG WeilinResearch Institute of Engineering Technology , PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company , Chengdu 610031, Sichuan , ChinaCitation: MA Huiyun, DONG Zonghao, ZHOU Wei, WEI Linsheng, TAN Hao, WANG Weilin. Visual downhole throttling simulation experiment and nozzle flow model evaluation for water-producing gas wells with ultrahigh pressure ［J ］. Oil Drilling &Production Technology, 2023, 45(4): 485-492.Abstract: Downhole throttling can effectively prevent hydrate generation at wellhead, simplify surface processes and reduce costs. However, when this technology is applied in water-producing gas wells with ultrahigh pressure, the mutual influence between gas-liquid two-phase flow and nozzle flow may lead to significant discrepancies between the daily gas production and the designed values for some wells. Accurately predicting the flow rate and pressure drop of gas and liquid through downhole throttler is crucial to process design. To address this issue, one study was conducted based on a constructed visualization experimental apparatus to perform downhole throttling simulation experiments. The dynamics of gas-liquid two-phase nozzle flow under different flow patterns was analyzed. Data were divided based on the upstream flow pattern before the throttler, and the performance of four commonly used engineering nozzle flow models under different flow patterns was evaluated. The research results show that among the mathematical基金项目: 中国石油西南油气田分公司川西专项合作项目“川西超深井排水采气技术攻关与试验”(编号：JS2022-07)。
天然气井井下节流后物性参数的变化模拟
素计 算 了产量 和 沿程 压强 ，对 比了有无 节 流嘴 的压 强分 布 。现场 工艺 计算 仍 常采 用 Ｂ ｏ 的焓 熵 图 图 ｒ ｗｎ ］
解法 ，但 缺乏 通 用性 和计 算 的连 续 性 。 于是 ，Ｒｏ 、Ｐ ｅｔ ｎ ］ ｓ ］ ． ｔｍａ 、Ａｓ ｆｒ ｌ 等 进 行 了 数 学模 型 的 大 ｏ ｈ ｏｄ６
得 出 了气 体 温 度 、压 强 、 流速 及 密 度 沿 井 深 的 分 布 曲 线 ，并 对 局 部 流 场 进 行 了 细 化 分 析 。 模 拟 发 现 ， 井
下 节 流 可 有 效 降压 ， 节流 嘴处 压 强 经 历 了减 小 、 增 大 的 过 程 ， 并 于 出 ｔ下 游 稳 定 后 ，随 井 深 的减 小 又 逐 ＝ ／ 渐 减 小 ；密 度 与 压 强 的 变 化趋 势 基 本 一 致 ；气 体 节 流 经 历 了亚 音 速 一 速 一 音 速一 音 速 的 变 化 过 程 ； 温 音 超 亚
的报 道 也 很 少 。
笔 者基 于空 气动 力学 、计 算 流体力 学 理论 ，模 拟得 出 了天然 气井 井 下节 流后 的 流场 与温 度场 ，给 出 了气 体 温度 、压 强 、流速 及密 度 沿井深 的 分布 曲线 ，并 对局 部流 场进 行 了细 化分 析 。
１ 研 究 问题 及 模 型
天 然 气 井 井 下 节 流 后 物 性 参 数 的 变 化 模 拟
朱 红 钧 ，林 元 华 刘 辉 ，朱 达 江 （ 西南石油大学石油管力学和环境行为重 点实验室， 四川 成都 。。。） ’ ０
［ 要 ］ 基 于 空 气 动 力 学 、 计 算 流 体 力 学理 论 ，对 天 然 气 井 井 下 节 流 后 的 流 场 与 温 度 场 分 布 进 行 了模 拟 ， 摘
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图 1 节流的几何尺寸
其中 Λ eff = Λ+ Λt (Λ 为流体动力粘度, 下标 t 表示 紊流流动 ) Λt = Θ CΛ E ij ) 1�2 k , Ε k2 3 Γ 〔 1- Γ�Γ 0〕 , C 1Ε = C 1t , Γ = ( 2E ijg Ε 1+ Β Γ3
边界条件: 左边边界为流体入口 , 选用压力入口 边界条件, 入口处压力 1. 91 M P a; 右边边界为流动出 口 , 按压力出口边界处理, 出口压力为19. 14M Pa; 入 口温度为 327. 8K; 管 壁边界按固 壁无滑移边 界处 理 , 各种流动参数置为零。 1. 3 网格模型 网 格模型是在 Gam bit 软件中先绘制的三维结 构模型 , 再运用它的划分网格功能进行网格划分。 计 算网格是由结构型网格和非结构型网格组成。 在计 算区域中选定所需计算的流动参数的离散网格节点 (简称网格点 ) , 又称区域离散化。 根据 CFD 软件的 要求, 对网格的生成必须注意处理好边界形状并且 在流动参数梯度变化大的求解域要注 意网格的配 置。 对流动参数变化大的区域, 如阀口收缩段、 流动 的环隙等地方, 必须适当加密网格。 2 数值结果及分析 2. 1 节流过程流动状态的总体描述 整个节流流场节流压力分布如图2, 节流流线如 图 3。
:
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收稿日期: 201 0- 07 - 18
作者简介: 尹国君 ( 19 71 —) , 男, 1 99 6 年毕业于江 汉石油学 院采油工程 专业, 工 程师, 多年从事采 油气工程方 案编写工 作, 现从 事天 然气 开发 研究 工作。
2010 年第 20 期 尹国君 井下节流流场模拟 Ε方程作为补充方程[ 6- 7 ] , 具体如下: 5 ( ) 5( Θ ku i) 5 5k Θ k + = [a kΛeff ]+ G k + Θ Ε ( 4) 5t 5x i 5x j 5x j 5 ( ) 5( Θ Ε u i) 5 5k C3 1Ε Ε Θ Ε+ = [ a ΕΛeff ]+ G k - C 2ΕΘ 5t 5x i 5x j 5x j k
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内蒙古石油化工 2010 年第 20 期
Ξ
井 下节 流流 场模 拟
尹国君
(吉林油田分公司采油工艺研究院采气工程研究所, 吉林 松原 13软件, 对节流气井井下节流流场进行了模拟。 结果表明, 在节流过程中, 气体 的压力、 速度、 密度等均发生了明显变化, 节流后气体马赫数增大, 节流后气体存在超声速, 节流过程中 流动状态是从亚音速一音速一超音速一亚音速变化的过程 , 变化过程中产生了一系列衰减的激波。 关键词: FLU EN T 软件; 节流流场; 数值模拟 中图分类号: TE 355 文献标识码: A 文章编号: 1006 —7981 ( 2010) 20— 0058— 05 由于节流机理十分复杂 , 井下节流过程中压力、 温度、 气体流速及密度等流场参数不断变化。 目前对 于井下节流气体流动规律认识不够清晰, 是否存在 超 声 速 等 诸 多 问 题 的 研 究 不 够 深 入。 CFD (Com p uta tiona l F luid D ynam ics) 即计 算流体 动力 学, 是目前国际上一个强有力的 研究领域, 是进行 ( 传热、 “三传” 传质、 动量传递 ) 及燃烧、 多相流和化 学反应研究的核心和重要技术 [1- 3 ]。 目前国际上流 行的 C FD 软件—F luen t 软件 , 针对每一种流动的物 理问题的特点 , 采用适合于它的数值解法, 在计算速 度、 稳定性 和精度等各方面达到 最佳。 因此, 采用 F luen t 流体模拟软 件, 建立井下节流 模型, 进行流 场模拟, 分析节流的流场中各参数的变化规律, 找到 影响井筒流体流动的影响因素, 形成一套节流气井 节流流场的分析方法。 1 模型建立 1. 1 数学模型 流体流动要受质量、 动量、 能量这些物理守恒定 律的支配。 流动处于紊流状态 , 系统还要遵守附加的 紊流输运方程。 数学模型的建立首先是基于物理模 型的提出 , 在节流嘴的研究中 , 将节流嘴及其两端管 道的几何形状简化为二维轴对称圆柱形, 流动状态 按可压缩理想气体紊流流动状态进行。 因此 , 得到的 连续气相的数学模型如下所述[ 411111 质量守恒方程 vr 5 p+ 5 ( )+ Θ = 0 vr 5t 5r Θ r
Ξ
5]
其中x 是轴向坐标 , r 是径向坐标, V x 是轴向速 度 , V r 是径向速度。 11 112 动量守恒方程 5( ) 5 5 5p vx + 5x ( Θ vx vy) + 5y ( Θ vx vy) = - 5x + F x 5t Θ 5( ) 5 ( 5 ( 5p Θ vy + Θ vyv x) + Θ vyv x) = + Fy 5t 5x 5y 5x (2) 其中 5( vx vx ) + 5x 5 F y = Λ� 2 vy- [ 5x ( vyvx ) + 其中: F x = Λ� 2vx - [ 5 5 + 5x 5y 11 113 能量守恒方程 算子� = 5 ( )+ 5 ( 5 5 k 5T 〕 + T vxT ) + 5y ( Θ vyT ) = 5x〔 5t Θ 5x Θ C p 5x 5 k 5T ( 3) 〔 〕 + Sr 5y C p 5y 其中 Cp 是比热容 , T 为温度, k 为流体的传热 系数 , Sr 为流体的内热源及粒子动量源相 , 又称为 粘性耗散相。 当进行单相气节流模拟时, 没有液滴对 气相流场的作用 , S r 为零。 11 114 紊流特性方程 工 程 中 广 为采 用 的方 法 是 对 瞬态 N avier Stokes 方程做时间平均处理 , 同时补充反映紊流特 性的其他方程。 这里采用RN G k - Ε 模型的k 方程和 5( vx vy) ] 5y 5 ( )] 5y v yvy