高压高产气井应急试采过程中采气树抗冲蚀性能分析

目的研究高压高产气井在大排量应急试采工况下,日产量和日出砂量对气固两相流采气树冲蚀行为的影响。方法运用CFD数值模拟方法,在Eulerian和Lagrangian坐标系下求解气体-颗粒、颗粒-壁面间的相互作用,并捕捉颗粒运动轨迹。采用用户自定义函数(UDF)编写冲蚀磨损方程,分析日产量和日出砂量对于采气树冲蚀速率、冲蚀位置和颗粒轨迹的影响。结果日产量由100万方增加到1000万方时,采气树内气体流速逐渐增大,最大流速为当地音速365 m/s,最大冲蚀速率则由4.14×10~(-8) kg/(s·m~2)增大至3.462×10~(-7) kg/(s·m~2)。气体从采气树四通内流入两翼支管发生节流,压降随日产量的增加而增大。当日产量为1000万方时,最大压降为1.52 MPa;当日产量超过300万方,气体流入旁通支管时,压降形成的流动功将大部分颗粒直接带入支管,造成主要冲蚀区域由四通内壁扩大至旁通支管内壁。当日出砂量由7.7方增大至38.5方时,最大冲蚀速率由7.121×10~(-8) kg/(s·m~2)增大至3.462×10~(-7) kg/(s·m~2)。结论日产量和日出砂量均与冲蚀速率呈正相关关系,控制应急试采日产量是降低采气树冲蚀速率的有效方式。